（遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，遼寧沈陽(yáng)110006）

輸水工程TBM洞開(kāi)挖設(shè)計(jì)方案

王紅霞

（遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，遼寧沈陽(yáng)110006）

TBM大型隧洞開(kāi)挖設(shè)備組裝一般在隧洞內(nèi)進(jìn)行，由于設(shè)備安裝需要較大安裝空間和大型起重設(shè)備，決定了該安裝段必然開(kāi)挖斷面大，由此帶來(lái)的開(kāi)挖安全風(fēng)險(xiǎn)較大。文中根據(jù)工程實(shí)例論述了TBM安裝擴(kuò)大洞室開(kāi)挖設(shè)計(jì)方案，實(shí)踐證明該開(kāi)挖設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理。

輸水隧洞；開(kāi)挖；設(shè)計(jì)方案；大伙房水庫(kù)

1 引言

大伙房水庫(kù)輸水工程由取水頭部、輸水隧洞和輸水明渠等組成。其中輸水隧洞開(kāi)挖由TBM掘進(jìn)機(jī)和人工鉆爆開(kāi)挖兩種方式進(jìn)行。TBM掘進(jìn)機(jī)設(shè)備安裝，一般是在主洞施工服務(wù)區(qū)和組裝區(qū)內(nèi)進(jìn)行。

2 開(kāi)挖設(shè)計(jì)方案

TBM組裝段一般設(shè)置在主、支洞交叉口的主洞段內(nèi)。隧洞開(kāi)挖工程由支洞進(jìn)入主洞后，首先進(jìn)行的是施工服務(wù)區(qū)段和組裝區(qū)開(kāi)挖，施工服務(wù)區(qū)采用上、下臺(tái)階法開(kāi)挖，組裝區(qū)采用上、中、下臺(tái)階法開(kāi)挖，其它通過(guò)洞及出發(fā)洞，采用全斷面開(kāi)挖。

2.1 施工服務(wù)區(qū)開(kāi)挖設(shè)計(jì)方案

施工服務(wù)區(qū)開(kāi)挖采用上、下臺(tái)階法開(kāi)挖。上臺(tái)階采用臺(tái)車鉆爆法進(jìn)行上導(dǎo)洞的施工，開(kāi)挖尺寸為7 m×7 m，光面爆破，循環(huán)進(jìn)尺2.0 m。開(kāi)挖30 m后采用353E鑿巖臺(tái)車對(duì)周邊進(jìn)行擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)輪廓，開(kāi)挖尺寸為10.9 m×7 m，光面爆破，循環(huán)進(jìn)尺2.0 m。用側(cè)卸裝載機(jī)配自卸汽車出渣。支護(hù)采取先噴后錨，再網(wǎng)噴的順序進(jìn)行。

下臺(tái)階中導(dǎo)，采用兩側(cè)拉中槽跳開(kāi)馬口的方式進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖尺寸為6.5×4 m和4.4 m×4 m，循環(huán)進(jìn)尺3.5 m。用側(cè)卸裝載機(jī)配自卸汽車出渣。支護(hù)采取先噴后錨，再網(wǎng)噴的順序進(jìn)行，系統(tǒng)支護(hù)滯后開(kāi)挖進(jìn)行。施工服務(wù)組開(kāi)挖順序和爆破參數(shù)，詳見(jiàn)爆破參數(shù)表1。

表1 施工服務(wù)區(qū)上臺(tái)階開(kāi)挖爆破設(shè)計(jì)參數(shù)表

2.2 組裝區(qū)開(kāi)挖設(shè)計(jì)方案

TBM組裝區(qū)洞室開(kāi)挖是在施工服務(wù)區(qū)段完成后跟進(jìn)進(jìn)行，分上、中、下三臺(tái)階開(kāi)挖。

上臺(tái)階中導(dǎo)采用353E鑿巖臺(tái)車開(kāi)挖，開(kāi)挖尺寸為7.9 m×5.75 m，兩側(cè)預(yù)留3 m光爆層和巖臺(tái)梁部位，光面爆破，中導(dǎo)開(kāi)挖超前2～3個(gè)開(kāi)挖循環(huán)長(zhǎng)度，循環(huán)進(jìn)尺3.0 m。巖臺(tái)梁部位用YT28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，人工裝藥，光面爆破。光爆孔暫定孔距40 cm，線裝藥密度控制在150 g/m以內(nèi)。用側(cè)卸裝載機(jī)配自卸汽車出渣。開(kāi)挖后及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)支護(hù)，錨桿、鋼支撐、掛網(wǎng)、噴混凝土等系統(tǒng)支護(hù)一次完成。

中臺(tái)階中導(dǎo)，采用353E鑿巖臺(tái)車開(kāi)挖，開(kāi)挖尺寸為7.9 m×7.25 m，兩側(cè)預(yù)留3 m光爆層，中導(dǎo)超前2～3排炮，循環(huán)進(jìn)尺3.0 m。用側(cè)卸裝載機(jī)配自卸汽車出渣。

下臺(tái)階中導(dǎo)，采用353E鑿巖臺(tái)車開(kāi)挖，開(kāi)挖尺寸為7.9 m×4.0 m，兩側(cè)預(yù)留3 m光爆層，中導(dǎo)超前2～3排炮，循環(huán)進(jìn)尺3.0 m。用側(cè)卸裝載機(jī)配自卸汽車出渣。

3 m光爆層采用YT28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)豎向打孔分層開(kāi)挖的方式進(jìn)行施工，單層高度3.75 m。開(kāi)挖后及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)支護(hù)，錨桿、鋼支撐、掛網(wǎng)、噴混凝土等系統(tǒng)支護(hù)一次完成。開(kāi)挖完成后進(jìn)行系統(tǒng)錨桿及巖壁梁錨桿支護(hù)施工。組裝區(qū)開(kāi)挖順序和爆破參數(shù)，詳見(jiàn)爆破參數(shù)表2～4。

表2 TBM組裝區(qū)第一步開(kāi)挖爆破參數(shù)

表3 TBM組裝區(qū)第二步開(kāi)挖爆破參數(shù)

表4 TBM組裝區(qū)第三步開(kāi)挖爆破參數(shù)

TBM組裝區(qū)第四至九步開(kāi)挖爆破參數(shù)略。

2.3 裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

周邊孔裝藥結(jié)構(gòu)，采用空氣柱間隔裝藥，詳見(jiàn)圖1。

圖1 裝藥結(jié)構(gòu)圖

2.4 堵塞方式

所有裝藥炮孔用炮泥堵塞，周邊孔堵塞長(zhǎng)度不小于30cm。

2.5 施工控制重點(diǎn)

1）施工需保證預(yù)留層的厚度，嚴(yán)禁放大炮造成預(yù)留層不足或結(jié)構(gòu)破壞。

2）炮眼底部需在同一平面，深度較開(kāi)挖深度深10～20 cm。

3）炮眼施工需在同一條線上，間距均勻，方向平行。

4）爆破參數(shù)需根據(jù)該段巖石揭露情況適時(shí)調(diào)整。

3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及施工監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)

3.1 測(cè)量

洞內(nèi)觀測(cè)分為開(kāi)挖工作面觀測(cè)和初期支護(hù)狀況觀測(cè)兩部分。開(kāi)挖工作面在每次開(kāi)挖后一次噴射混凝土前進(jìn)行。觀測(cè)內(nèi)容包括圍巖狀況的觀測(cè)和記錄，觀測(cè)工作面狀態(tài)、圍巖風(fēng)化程度、節(jié)理裂隙、斷層分布和形態(tài)、地下水情況以及噴錨混凝土的效果。

3.2 洞內(nèi)周邊位移量測(cè)

量測(cè)開(kāi)挖斷面的收斂情況，包括量測(cè)拱頂下沉、凈空水平收斂以及在斷層帶底板上鼓量測(cè)。

3.3 測(cè)點(diǎn)布置和量測(cè)

該段工程洞室斷面型式分為圓拱直墻型、圓型、馬蹄型、蘑菇型等，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面設(shè)3～5個(gè)收斂測(cè)點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

大伙房水庫(kù)輸水工程TBM施工服務(wù)區(qū)和組裝區(qū)開(kāi)挖歷時(shí)4個(gè)月完成，開(kāi)挖完成后緊跟組裝區(qū)段混凝土襯砌和吊車梁設(shè)備安裝調(diào)試等工作。由于開(kāi)挖方案設(shè)計(jì)科學(xué)合理，確保了爆破開(kāi)挖施工安全，整個(gè)TBM安裝洞段從開(kāi)挖到混凝土襯砌、到具備TBM設(shè)備安裝條件僅僅用時(shí)6個(gè)月時(shí)間，為后續(xù)TBM設(shè)備順利安裝和掘進(jìn)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

［1］唐與，黃柏洪.支撐式TBM與雙護(hù)盾式TBM在設(shè)計(jì)選型中的比較［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2009，（02）：68-72+ 111.

［2］毛文莉.TBM在大伙房水庫(kù)輸水工程隧洞施工中的應(yīng)用［J］.水利建設(shè)與管理,2010，（09）：4-5+12.

［3］李靜.大伙房水庫(kù)輸水工程TBM洞內(nèi)拆卸方案設(shè)計(jì)［J］.水利建設(shè)與管理，2015，（09）：24-27.

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