衛(wèi)瑞崗

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

太湖水庫導(dǎo)流洞開挖及一次支護方案

衛(wèi)瑞崗

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

根據(jù)太湖水庫工程導(dǎo)流洞長度、斷面大小、圍巖類別等特點和工程地質(zhì)及水文氣象等條件及施工工期要求，確定了洞身開挖及一次支護方案。導(dǎo)流洞已如期順利貫通。本工程導(dǎo)流洞洞身開挖及一次支護方法可為其他類似工程提供借鑒。

導(dǎo)流洞；洞身石方開挖；洞身支護；太湖水庫

1 工程概況

太湖水庫位于尋烏水干流上游，壩址地處江西省贛州市尋烏縣水源鄉(xiāng)太湖村，距尋烏縣城約47km。是一座以供水為主，兼顧灌溉和防洪等綜合效益的中型水利樞紐工程，總庫容2384萬m3。工程等別為Ⅲ等中型工程，主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，主要由鋼筋混凝土面板堆石壩、溢洪道、導(dǎo)流洞、輸水隧洞、上壩公路等組成。

導(dǎo)流隧洞布置在大壩左岸山體，洞徑6.6m，總長322.14m，采用厚0.3mC25鋼筋混凝土襯砌。進(jìn)、出口底高程分別為390.0m，385.67m，洞內(nèi)縱坡0.014。洞身段圍巖性質(zhì)主要為花崗斑巖。

2 水文氣象條件

工程所在流域?qū)賮啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候區(qū)，暖和濕潤，雨水充沛，四季分明，無霜期長。多年平均降水量1839.0mm，降雨年際變化大，最大年降雨量2630.5mm（2012年），最小年降雨量1126.6mm（1978年），降雨年內(nèi)分配極不均勻，其中4—6月降雨量占全年降雨量的45.2%左右，1—3月降雨量約占22.3%，7—9月降水量占20.9%，10—12月降水量僅占11.6%。流域多年平均蒸發(fā)量890.6mm，最大年蒸發(fā)量1368.8mm（1988年），最小年蒸發(fā)量726.4mm（2012年）。多年平均氣溫17.6℃，極端最高氣溫40.0℃（2010年）、極端最低氣溫-11.1℃（1991年）。夏季風(fēng)向偏南，冬季風(fēng)向偏北，春秋季風(fēng)向多變，多年平均風(fēng)速1.3m/s，多年平均最大風(fēng)速12.4m/s，最大風(fēng)速19m/s（1984年）。多年平均日照數(shù)1604.9h，多年平均年無霜期259d。

3 工程地質(zhì)情況

導(dǎo)流隧洞布置在左岸山體中，山體地形較完整，沿線無深切沖溝。導(dǎo)流洞沿線多被第四系全新統(tǒng)殘坡積層所覆蓋，厚度一般2.5～3.1m，進(jìn)出口均基巖裸露，導(dǎo)流洞沿線不良物理地質(zhì)現(xiàn)象不甚發(fā)育。

導(dǎo)流洞沿線穿越巖層主要為燕山早期第二階段第二次第二層侵入的花崗斑巖及第四系松散堆積物。隧洞沿線斷層構(gòu)造不發(fā)育，但節(jié)理裂隙發(fā)育，主要發(fā)育四組。導(dǎo)流洞區(qū)地下水類型主要為基巖裂隙水，水量不豐。

洞身段0～60m，300～320m上覆圍巖厚度小于3倍洞徑，圍巖主要為弱風(fēng)化上部巖體，局部為弱風(fēng)化下部巖體，成洞條件較差，工程地質(zhì)分類屬Ⅳ類圍巖，圍巖穩(wěn)定性較差，需支護襯砌。40～300m上部圍巖主要為弱風(fēng)化下部巖體，成洞條件較好，工程度地質(zhì)分類基本屬Ⅱ，Ⅲ類圍巖，圍巖局部穩(wěn)定性差，需采取臨時支護處理。

4 施工準(zhǔn)備

各施工組人員根據(jù)施工進(jìn)度計劃安排分階段、分批到達(dá)工地。工程所需機械設(shè)施如裝載機、挖機、空壓機、噴漿機、攪拌機、水泵等根據(jù)施工需要提前進(jìn)場。通風(fēng)機在洞身開挖至30m前進(jìn)場。爆破施工臺架（大斷面隧洞所采用）、鐵皮水箱（10m3）輔助設(shè)施提前進(jìn)行加工制作。火工材料提前與當(dāng)?shù)孛癖緟f(xié)商保證按期供應(yīng)。水泥、石子、砂、鋼筋（型鋼）等原材料提前與供應(yīng)商聯(lián)系好并報檢試驗機構(gòu)，由檢驗合格的生產(chǎn)廠家簽定合同供應(yīng)。

5 洞身石方開挖

導(dǎo)流洞洞身開挖在洞口明挖結(jié)束后進(jìn)行。

5.1 總體開挖方案

導(dǎo)流洞全長約322m，根據(jù)進(jìn)度計劃安排，從進(jìn)口和出口方向分兩個工作面同時進(jìn)行施工。導(dǎo)流洞開挖整體分兩次進(jìn)行，第一次進(jìn)行洞身上部3/4開挖，全部貫通后，再進(jìn)行下部1/4拉底。

導(dǎo)流洞進(jìn)、出口段圍巖為Ⅳ類圍巖，巖石平行于隧洞發(fā)育。根據(jù)圍巖的地質(zhì)條件并結(jié)合開挖斷面（大面積開挖不利于巖石的穩(wěn)定性），擬分三部分開挖，施工時先開挖左上半一次支護，再開挖右上半部分并一次支護，然后完成下部1/2部分的開挖。洞身段圍巖為Ⅱ，Ⅲ類圍巖，巖石堅固系數(shù)較大，地質(zhì)情況良好，一次采用光面爆破技術(shù)進(jìn)行上部3/4開挖，隨后進(jìn)行錨桿支護。

開挖采用手風(fēng)鉆鉆孔，周邊光面爆破，Ⅳ類圍巖開挖進(jìn)尺0.8～1.0m，Ⅱ，Ⅲ類圍巖開挖進(jìn)尺2.5～3.0m。全部采用ZL50裝載機裝渣，倒退至洞外，直接運輸至洞口渣場（后期作為大壩過渡料）。

5.2 爆破設(shè)計與試驗

洞身爆破設(shè)計的內(nèi)容包括掏槽方式、炮眼位置、裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)、堵塞方式、起爆方法及順序等。依據(jù)中型斷面隧洞施工經(jīng)驗，參照《水利水電工程施工手冊》確定爆破參數(shù)。掏槽形式選用楔形掏槽。

5.3 石方洞挖施工方法

5.3.1 測量放線

導(dǎo)流洞測量放線使用水準(zhǔn)儀和全站儀。采用前方交會法進(jìn)行放線，然后根據(jù)設(shè)計提供的洞軸線控制點坐標(biāo)，定出洞軸線中心樁。

首先在洞口布置控制點，然后采用施工導(dǎo)線法將洞中心線引至洞內(nèi)，根據(jù)施工需要，在洞內(nèi)底板部位的適當(dāng)位置作相對固定的軸線中心控制樁點。洞身開挖至一定長度后，繼續(xù)向前作軸線中心控制點，直到控制點能控制整條隧洞的開挖為止。洞底開挖高程同樣用導(dǎo)線法從洞口向洞內(nèi)測引，并在洞內(nèi)相對固定的地方作高程控制點，以便在開挖過程中能及時控制開挖掌子面的高程。每循環(huán)施工前先進(jìn)行測量放線再開始鉆孔。

5.3.2 孔位布置

鉆孔孔位布置根據(jù)爆破參數(shù)來定位，并根據(jù)掌子面巖石的穩(wěn)定性、圍巖強度、巖體完整程度、結(jié)構(gòu)面狀態(tài)、地下水出露情況和結(jié)構(gòu)產(chǎn)狀來進(jìn)行調(diào)整。

5.3.3 鉆孔

鉆孔前采用裝載機將鉆孔臺架端至掌子面，人工采用帶氣腿的YT-28型手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔時分上中下三部分同時進(jìn)行鉆進(jìn)。

5.3.4 清孔

每個鉆孔鉆至設(shè)計深度之后，采用鉆機直接將孔吹凈。

5.3.5 裝藥、封堵

炸藥采用乳化炸藥，周邊孔采用導(dǎo)爆索引爆，掏槽孔、輔助孔均采用導(dǎo)爆管起爆，總網(wǎng)絡(luò)采用電雷管引爆。爆破員將炸藥從炸藥車搬運至開挖面，根據(jù)孔位排距、個數(shù)配備分段導(dǎo)爆管和單孔藥量，然后將導(dǎo)爆管插入炸藥卷內(nèi)，由爆破員從洞周邊向圓心由外向內(nèi)按段、按序裝藥。周邊孔采用間隔不偶合裝藥結(jié)構(gòu)，裝藥后，用事先拌制好的炮泥對每個炮孔進(jìn)行封堵密實。

5.3.6 聯(lián)網(wǎng)起爆

分5段從內(nèi)到外起爆，起爆順序為：掏槽孔爆、輔助孔爆、周邊孔爆。起爆前，警戒人員帶對講機在各規(guī)定警戒點進(jìn)行警戒，按預(yù)告信號、準(zhǔn)備信號、起爆信號、解除信號進(jìn)行警戒、放行。爆破員按爆破規(guī)程要求進(jìn)行起爆。

5.3.7 通風(fēng)及安全檢查

起爆后，打開風(fēng)機進(jìn)行通風(fēng)。由于隧洞較短，采用壓入式通風(fēng)。風(fēng)機采用一臺SSF系列的低速軸流通風(fēng)機進(jìn)行壓入式通風(fēng)（風(fēng)量為220～465m3/min，功率為2× 20kW），通風(fēng)時間5～20min。風(fēng)筒采用直徑0.6m的PVC軟風(fēng)管通風(fēng)，吊掛于頂拱。

通風(fēng)結(jié)束后，由爆破員進(jìn)入洞內(nèi)進(jìn)行安全檢查，發(fā)現(xiàn)盲炮及時處理。

5.3.8 出渣及排危石

采用PC160挖機進(jìn)行排危石，ZL50裝載機出渣，渣料直接堆放在隧洞進(jìn)、出口臨時堆料場。

6 洞身一次支護

爆破后根據(jù)圍巖類分別進(jìn)行支護，Ⅱ類圍巖隨機錨桿進(jìn)行支護，Ⅲ類圍巖噴C20鋼筋混凝土+系統(tǒng)錨桿進(jìn)行支護，Ⅳ圍巖鋼拱架+錨桿+噴C20鋼筋混凝土聯(lián)合支護。Ⅱ類圍巖支護滯后開挖10～15m，Ⅲ類圍巖支護滯后開挖5～10m，Ⅳ圍巖支護緊跟掌子面。

錨桿施工順序為：清除危石、造孔、插錨固劑、插錨桿、待凝。鋼筋掛網(wǎng)噴混凝土施工程序為：巖面沖洗、先初噴混凝土、錨桿、掛鋼筋網(wǎng)、第二次（第三次）噴混凝土至設(shè)計厚度。鋼拱架+錨桿+噴C20鋼筋混凝土聯(lián)合支護施工程序為：在鋼筋廠放樣并分段加工、巖面沖洗、錨桿、標(biāo)識噴混凝土厚度、拱架拼裝、拱架固定、鋼筋安裝、第二次（第三次）噴混凝土至設(shè)計厚度。

6.1 錨桿施工

首先，錨桿按設(shè)計圖紙在鋼筋加工廠制作，由裝載機端運至施工面。然后，站在臺架車上采用YT-28氣腿式風(fēng)鉆按設(shè)計要求進(jìn)行鉆孔，再將水泥卷式錨固劑推入鉆孔內(nèi)，最后安插錨桿。

6.2 噴混凝土施工

噴混凝土（網(wǎng)噴12cm，聯(lián)合支護噴18cm）采用濕噴機噴射，混凝土料由場外混凝土拌和站拌制，裝載機鏟料至施工部位，人工鋪助卸料至噴射機內(nèi)進(jìn)行噴混凝土施工，每層噴射混凝土厚度控制在6cm以內(nèi)。

6.3 掛設(shè)鋼筋網(wǎng)

鋼筋網(wǎng)（直徑6.5m，間距250mm×250mm）掛設(shè)在錨桿達(dá)至一定錨固強度后進(jìn)行。施工中，首先在鋼筋廠加工成片狀鋼筋網(wǎng)片，采用裝載機運至施工面，人工搬運至臺架車上，然后將鋼筋網(wǎng)片沿隧身開挖輪廓面進(jìn)行焊接和綁扎，連成整體。

6.4 拱架制安

鋼拱架（I16A，間距50cm）按設(shè)計要求在鋼筋加工廠采用型鋼彎曲機分段進(jìn)行加工制作并焊接連接鋼板，由裝載機端運至施工面，裝載機配合人工將拱架分段臨時固定在安裝部位，然后由人工站在臺架車上進(jìn)行調(diào)整就位，安設(shè)固定錨桿和鎖腳錨桿，最后采用螺栓連接成榀。

TV551.1+2 ［

］C ［

］1004-7042（2016）06-0032-02

衛(wèi)瑞崗（1980-），男，2009年畢業(yè)于太原理工大學(xué)水利水電工程專業(yè)，工程師。

2016-04-18；

2016-05-23