咸 偉

(本溪市觀音閣輸水工程建設(shè)管理局，遼寧 本溪 117000)

觀音閣輸水工程新奧法施工的質(zhì)量控制與管理

咸 偉

(本溪市觀音閣輸水工程建設(shè)管理局，遼寧 本溪 117000)

新奧法施工實(shí)際上就是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工、動(dòng)態(tài)管理的一種隧洞施工方法，從巖體力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)和施工時(shí)，將圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)作為一個(gè)完整體系，觀音閣輸水工程依據(jù)“新奧法”原理，嚴(yán)格按“超前支護(hù)、短進(jìn)尺、弱爆破、少擾動(dòng)、早封閉、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)”的工藝要求進(jìn)行施工，確保圍巖成洞的穩(wěn)定，杜絕圍巖塌方等重大事故發(fā)生，保證觀音閣輸水工程能夠安全順利實(shí)施。

新奧法施工；光面爆破；錨噴支護(hù)；監(jiān)控量測(cè)；質(zhì)量控制

1 工程概況

遼寧省觀音閣水庫(kù)輸水工程位于太子河干流上，是將已建的觀音閣水庫(kù)水經(jīng)過(guò)輸水隧洞及管線自流輸入到本溪市的大(2)型Ⅱ等工程，是觀音閣水庫(kù)與大伙房水庫(kù)輸水工程的配套工程，工程主要任務(wù)是保障本溪市生活飲用水安全，解決本鋼、北臺(tái)鋼廠等大型企業(yè)存在的水量與水質(zhì)安全問(wèn)題，并為本溪市和本溪新城經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供安全可靠的水源[1]。

取水頭部設(shè)計(jì)規(guī)模為125 萬(wàn) m3/d，設(shè)計(jì)年平均取水量為3.74 億 m3，輸水線路總長(zhǎng)91.3 km，其中隧洞長(zhǎng)度41.5 km，管線長(zhǎng)度49.8 km，隧洞施工采用新奧法施工。

2 新奧法施工的特點(diǎn)

2.1 新奧法的要點(diǎn)

新奧法的要點(diǎn)主要有如下5點(diǎn)：

1)將圍巖和支護(hù)視為統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)體系，而且將巖體視為主要的承載單元。

2)允許開(kāi)挖后圍巖產(chǎn)生有限的應(yīng)力松弛，作為承載環(huán)的支護(hù)結(jié)構(gòu)也允許產(chǎn)生有限的變形[2]。

3)通過(guò)試驗(yàn)、監(jiān)控量測(cè)決定圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載-變形-時(shí)間特性。

4)按“預(yù)計(jì)的”圍巖局部應(yīng)力松弛選擇開(kāi)挖方法和支護(hù)結(jié)構(gòu)。

5)在施工中，通過(guò)對(duì)支護(hù)的量測(cè)、監(jiān)視、信息反饋，修改設(shè)計(jì)，決定支護(hù)措施或進(jìn)行二次襯砌[3]。

2.2 新奧法的三大支柱

光面爆破、錨噴支護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)是新奧法的三大支柱，因此必須保證質(zhì)量、協(xié)調(diào)配合很好完成。

3 光面爆破技術(shù)

1)開(kāi)挖輪廓設(shè)計(jì)應(yīng)預(yù)留變形。

2)洞室周邊應(yīng)采用光面爆破技術(shù)。

3)采用光面爆破的目的：①使開(kāi)挖輪廓規(guī)則、光滑、圓順；②承載能力最好，不致產(chǎn)生局部應(yīng)力集中；③保持圍巖的完整性，不致被震裂；④線性超挖及眼痕率滿足技術(shù)要求[4]。

4)對(duì)光面爆破設(shè)計(jì)的要求：①炮孔應(yīng)均勻布置，孔位偏差≤±50 mm；②鉆孔直徑≤50 mm；③孔深按循環(huán)進(jìn)尺確定；④炮孔的外擴(kuò)角度或擴(kuò)斜率應(yīng)一致；⑤周邊孔應(yīng)選用低爆速炸藥或采用間隔裝藥、專用小直徑藥卷連續(xù)裝藥；⑥周邊孔應(yīng)同時(shí)起爆[5]。

5)光面爆破質(zhì)量檢查：①眼痕率：硬巖≥80%，中硬巖≥50%，較破碎和破碎巖≥20%；②軟巖中隧洞周邊成型應(yīng)符合設(shè)計(jì)輪廓；③巖面不應(yīng)有明顯的爆震裂縫；④隧洞周邊不應(yīng)欠挖，平均線性超挖值應(yīng)<150 mm。

4 錨噴支護(hù)技術(shù)

4.1 初期支護(hù)的含義和目的

1)初期支護(hù)的說(shuō)法是相對(duì)于二次混凝土襯砌而言。

2)初期支護(hù)的內(nèi)涵從新奧法來(lái)說(shuō)，主要包括：安裝錨桿、張掛鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土。

3)初期支護(hù)的目的是確保施工期的安全和穩(wěn)定[6]。

4.2 錨噴支護(hù)的作用和特點(diǎn)

4.2.1 錨噴支護(hù)的作用

錨噴支護(hù)是將錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土等結(jié)構(gòu)組合起來(lái)的支護(hù)型式。

錨噴支護(hù)它是采用機(jī)械的方法對(duì)圍巖進(jìn)行加固，提高噴射混凝土支護(hù)層的抗拉能力、抗裂性及抗震性。錨噴初期支護(hù)的主要作用：①及時(shí)支護(hù)圍巖；②限制其有害變形的發(fā)展；③防止圍巖坍塌；④保證施工安全。

4.2.2 錨噴支護(hù)的特點(diǎn)

錨噴支護(hù)及時(shí)，能有效地控制圍巖變形，防止巖塊墜落坍塌，充分發(fā)揮圍巖自承能力[7]。

4.3 錨桿支護(hù)的設(shè)計(jì)和施工

4.3.1 錨桿支護(hù)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

錨桿宜采用直徑16～32 mm的Ⅱ、Ⅲ級(jí)鋼筋，桿體水泥砂漿保護(hù)層厚度< 8 mm，水泥砂漿的強(qiáng)度等級(jí)≥M20。

4.3.2 觀音閣水庫(kù)輸水工程對(duì)水泥卷式錨固劑的要求

要求主要有以下3點(diǎn)：

1)水泥基強(qiáng)度≥P.O.42.5級(jí)。

2)具有快凝、快硬、高強(qiáng)、微膨脹性能。

3)提供的錨固力。

30 min應(yīng)達(dá)到50 kN以上；1 h應(yīng)達(dá)到達(dá)80 kN以上；后期強(qiáng)度穩(wěn)定。

4.3.3 觀音閣輸水工程規(guī)定錨桿拉拔力設(shè)計(jì)值

1)Ⅱ、Ⅲ類圍巖 100kN

2)Ⅳ類圍巖 70kN

3)Ⅴ類圍巖 50kN

4.3.4 錨桿施工質(zhì)量合格條件

同組錨桿的拉拔力平均值應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，任意一根錨桿的拉拔力不應(yīng)低于設(shè)計(jì)值的90%，注漿密實(shí)度不應(yīng)低于70%，錨桿的拉拔力不符合要求時(shí)，檢測(cè)應(yīng)再增加一組，如仍不符合要求，可用加密錨桿的方式予以彌補(bǔ)[8]。

4.4 鋼拱架支護(hù)的設(shè)計(jì)和施工

鋼拱架支護(hù)的設(shè)計(jì)和施工主要包含了：鋼拱架加工質(zhì)量控制要求、鋼拱架安裝技術(shù)要求、鋼拱架安裝質(zhì)量的控制要點(diǎn)和噴射混凝土的設(shè)計(jì)和施工。

4.4.1 鋼拱架加工質(zhì)量控制要求

鋼拱架加工質(zhì)量控制要求主要有3點(diǎn)：

1)沿隧洞周邊輪廓誤差>30 mm。

2)各單元螺栓孔眼中心距誤差>0.5 mm。

3)平放時(shí)，平面翹曲 <20 mm 。

4.4.2 鋼拱架安裝技術(shù)要求

鋼拱架安裝技術(shù)要求主要有4點(diǎn)：

1)應(yīng)在開(kāi)挖或初噴混凝土后及時(shí)架設(shè)。

2)鋼拱架底腳應(yīng)置于牢固的基礎(chǔ)上。

3)鋼拱架安裝允許偏差：榀距、橫向和高程允許偏差±50 mm；垂直度為±2°。

4)各節(jié)鋼拱架以連接板螺栓連接并密貼。

4.4.3 鋼拱架安裝質(zhì)量的控制要點(diǎn)

鋼拱架安裝質(zhì)量的控制要點(diǎn)主要有5個(gè)方面：

1)要在一個(gè)垂直面上。

2)要撐緊洞壁或噴射混凝土。

3)直段鋼拱架的長(zhǎng)短要互相匹配，確保頂拱撐緊洞壁。

4)做好鋼拱架之間的連接。

5)現(xiàn)場(chǎng)核準(zhǔn)鋼拱架的實(shí)際榀數(shù)[9]。

4.5 噴射混凝土的設(shè)計(jì)和施工

4.5.1 觀音閣水庫(kù)輸水工程對(duì)噴射混凝土規(guī)定的要點(diǎn)

1)本工程噴射混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C25。

2)噴射混凝土1h的強(qiáng)度≥5 MPa。

3)噴射混凝土的施工采用濕噴法。

4)地下洞室噴射混凝土的回彈率：拱部≤ 20%，邊墻≤10%。

5)噴射混凝土的厚度最小≥50 mm；最大≤200 mm；對(duì)于含水巖層，最小≥80 mm。

6)噴射混凝土的養(yǎng)護(hù)應(yīng)遵守下列規(guī)定：噴射混凝土終凝2 h后，應(yīng)噴水養(yǎng)護(hù)；養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥14 d；氣溫低于+5 ℃時(shí)，不得噴水養(yǎng)護(hù)。

4.5.2 噴射混凝土技術(shù)要求要點(diǎn)

噴射混凝土技術(shù)要求主要有3點(diǎn)：

1)噴頭與受噴面垂直，保持0.6～1.0 m距離。

2)噴射作業(yè)應(yīng)分段、分片自下而上進(jìn)行。

3)分層噴射，后一層應(yīng)在前一層終凝后進(jìn)行；若終凝1 h后再噴，應(yīng)清洗前一層面。

4.5.3 錨桿、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土作業(yè)要點(diǎn)

作業(yè)要點(diǎn)主要有7點(diǎn)：

1)鋼筋網(wǎng)與巖面距離宜為30～50 mm。

2)鋼筋網(wǎng)應(yīng)同錨桿連接牢固。

3)采用雙層鋼筋網(wǎng)，第二層鋼筋網(wǎng)應(yīng)在第一層被噴射混凝土覆蓋后再鋪設(shè)。

4)應(yīng)適當(dāng)減小噴頭與受噴面的距離。

5)調(diào)整噴射角度，避免噴頭正對(duì)著鋼筋。

6)及時(shí)清除鋼筋網(wǎng)與巖面間的脫落、回彈物。

7)鋼筋網(wǎng)的保護(hù)層厚度≥50 mm。

4.5.4 鋼拱架噴射混凝土施工

鋼拱架噴射混凝土作業(yè)的規(guī)定：

1)鋼拱架與壁面之間的間隙必須用噴射混凝土充填密實(shí)。

2)噴射順序：先噴射鋼拱架與壁面之間的混凝土；后噴射鋼拱架之間的混凝土。

3)鋼拱架應(yīng)被噴射混凝土覆蓋，保護(hù)層厚度≥40 mm。

5 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)技術(shù)

5.1 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量

1)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)遵從新奧法的3個(gè)理念：圍巖是承載主體的理念；允許變形的理念；支護(hù)措施動(dòng)態(tài)管理的理念。

2)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的目的：①判定圍巖變形是穩(wěn)定了還是沒(méi)有穩(wěn)定；②沒(méi)有穩(wěn)定的變形究竟會(huì)有多大變形；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)是動(dòng)態(tài)管理的一種手段。

5.2 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容主要有3方面：

1)觀察洞內(nèi)圍巖地質(zhì)、支護(hù)狀況、洞外地表、邊坡穩(wěn)定、地表水滲透等。

2)水平收斂位移量測(cè)。

3)拱頂下沉位移量測(cè)。

5.3 監(jiān)測(cè)斷面布置在滿足斷面間距要求的前提下

鉆爆段應(yīng)布置在距掌子面1 m范圍內(nèi)，在開(kāi)挖后12 h內(nèi)或下一循環(huán)開(kāi)挖之前，完成測(cè)點(diǎn)安裝并測(cè)取初始讀數(shù)。

5.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理主要有4個(gè)方面：

1)承包商全面負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)工作，及時(shí)進(jìn)行測(cè)點(diǎn)安裝并測(cè)取初始讀數(shù)。

2)根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)繪制水平收斂和拱頂下沉位移時(shí)態(tài)曲線。

3)當(dāng)位移時(shí)態(tài)曲線的曲率趨于平緩時(shí)，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回規(guī)分析，確定位移變化規(guī)律，推算最終位移值。

4)當(dāng)量測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)特事特報(bào)。

6 成果應(yīng)用

當(dāng)判別圍巖處于不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，應(yīng)采取加強(qiáng)支護(hù)措施；

當(dāng)判別圍巖處于下列狀態(tài)時(shí)，必須停止掘進(jìn)，立即采取加強(qiáng)支護(hù)措施 。

新奧法施工實(shí)際上就是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工、動(dòng)態(tài)管理的一種隧洞施工方法，從巖體力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)和施工時(shí)，將圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)作為一個(gè)完整體系，觀音閣水庫(kù)輸水工程依據(jù)“新奧法”原理，嚴(yán)格按“超前支護(hù)、短進(jìn)尺、弱爆破、少擾動(dòng)、早封閉、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)”的工藝要求進(jìn)行施工，確保圍巖成洞的穩(wěn)定，杜絕圍巖塌方等重大事故發(fā)生，保證觀音閣水庫(kù)輸水工程能夠安全順利實(shí)施。

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1007-7596(2014)12-0069-03

2014-05-19

咸偉(1982-)，男，遼寧本溪人，工程師。

U455.48

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