達(dá)玫

（山西省小浪底引黃工程建設(shè)管理局，山西 運(yùn)城 044000）

小浪底引黃工程地下泵站交通洞洞口施工方案設(shè)計(jì)

達(dá)玫

（山西省小浪底引黃工程建設(shè)管理局，山西 運(yùn)城 044000）

小浪底引黃工程地下泵站交通洞洞徑大、洞口處埋深淺，工期任務(wù)緊以及圍巖地質(zhì)情況較差，因此選擇合理的施工方案極其重要。對(duì)交通洞洞口施工方案進(jìn)行比選后，確定采用土石方洞挖加鋼拱架支撐及掛網(wǎng)噴護(hù)的方案，工程實(shí)施后，大大節(jié)省了工期，保護(hù)了洞口周圍的生態(tài)環(huán)境。

小浪底引黃工程；地下泵站交通洞；洞挖施工

1 工程概況

小浪底引黃工程位于山西省運(yùn)城市境內(nèi)，是自黃河干流上的小浪底水庫(kù)向涑水河流域調(diào)水的大型引調(diào)水工程。工程的主要任務(wù)是解決運(yùn)城市鹽湖區(qū)、聞喜縣、絳縣、夏縣、垣曲縣等5縣（區(qū)）的農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)及城鎮(zhèn)生活、生態(tài)用水問(wèn)題。工程由引水干線、灌區(qū)工程、工業(yè)和城鎮(zhèn)供水工程3部分組成。設(shè)計(jì)引水流量20m3/s，年設(shè)計(jì)引水量2.47億m3，其中農(nóng)業(yè)灌溉1.16億m3、工業(yè)供水和城鎮(zhèn)生活用水1.16億m3、生態(tài)用水0.15億m3。

引水干線起始于垣曲縣境內(nèi)的小浪底水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)板澗河入黃口上游約600m的黃河左岸處，終止于聞喜縣呂上窯村東北0.5km的呂莊水庫(kù)，引水干線線路總長(zhǎng)59.6km。引水干線主要建筑物包括取水口進(jìn)水塔、輸水隧洞、地下泵站、板澗河調(diào)蓄水庫(kù)、末端出水池等。1號(hào)輸水隧洞為圓形有壓隧洞，洞徑4.5m，隧洞長(zhǎng)5.95km，布置于取水口與地下泵站之間。地下泵站內(nèi)安裝水泵機(jī)組6臺(tái)，設(shè)計(jì)提水流量20m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程254m，總裝機(jī)容量84000kW。

地下泵站1號(hào)交通洞進(jìn)口位于板澗河左岸解峪鄉(xiāng)政府附近，進(jìn)口段的施工區(qū)位于果樹經(jīng)濟(jì)林，地面附著物包括1趟解峪鄉(xiāng)農(nóng)村電網(wǎng)線、1趟解峪鄉(xiāng)通訊電纜線、1趟施工用10KV電線、以及10余座墳?zāi)?，墳?zāi)狗植挤稚?、影響范圍廣。

2 施工方案比選

2.1 大開挖方案

1號(hào)交通洞洞口土洞段采用土石方明挖、混凝土襯砌完成后土方回填復(fù)原，明挖段長(zhǎng)約120m。交0+ 000.00m樁號(hào)為設(shè)計(jì)石方洞挖的起始樁號(hào)。交0-089.68m樁號(hào)以外是1號(hào)交通洞洞口平臺(tái)，為土石方明挖段，底板高程為EL290.8m，邊坡開挖坡比為1∶1.5。交0-089.68m～交0+000.00m段為槽挖段，底寬10m，兩側(cè)邊坡開挖坡比為1∶0.75，交0+00.00m樁號(hào)的底板高程為EL291.8m，向外形成1.1%坡度。槽挖段設(shè)城門洞型襯砌混凝土，混凝土厚60cm，成型后的凈斷面尺寸為7m×8m（寬×高），襯砌施工完成后，土方回填至原始地面線。

2.2 洞挖方案

1號(hào)交通洞土洞段調(diào)整后的施工方案采用土石方洞挖加鋼支撐和掛網(wǎng)噴護(hù)，必要時(shí)采用超前小導(dǎo)管，土洞段后期采用混凝土襯砌成型。改0+000m樁號(hào)為設(shè)計(jì)土洞的起始樁號(hào)，開挖底板高程為290.5m，預(yù)計(jì)土方洞挖總長(zhǎng)110m。改0-032m～改0+000m段為明挖段，邊坡開挖坡比為1∶0.75，底板形成3.13%的坡度防止洪水倒灌。改0+000m～改0+015m段為土洞平洞開挖段，底板高程為EL290.5m，改0+015m樁號(hào)以后隧洞的開挖坡度定為9%。土洞開挖尺寸為8.52m×9.16m（寬×高），襯砌后的凈斷面尺寸為7m×8m（寬×高）。

2.3 方案比選結(jié)果

2.3.1 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

1號(hào)交通洞口若采用大開挖方案，需與周邊村民協(xié)調(diào)征用果樹經(jīng)濟(jì)林、改線或移動(dòng)附著地面的3趟線纜、以及遷移10余座墳?zāi)?。果樹林是?dāng)?shù)卮迕裰匾氖杖雭?lái)源，損毀后無(wú)法復(fù)原，會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失；遷墳也需根據(jù)政府相應(yīng)的文件規(guī)定，給與村民一定的補(bǔ)償。

2.3.2 工程進(jìn)度對(duì)比

該標(biāo)段于2014年12月開始施工，根據(jù)當(dāng)?shù)亓?xí)俗，遷墳需等到來(lái)年清明節(jié)以后，至少會(huì)影響4～5個(gè)月的工期；移動(dòng)線纜也需聯(lián)系當(dāng)?shù)匾苿?dòng)、供電等部門，由專業(yè)人員進(jìn)行施工改線，嚴(yán)重影響了施工進(jìn)度。

2.3.3 環(huán)保對(duì)比

土石方開挖需進(jìn)行大面積開挖和回填，對(duì)周邊環(huán)境擾動(dòng)較大，植被破壞面積廣，不易復(fù)原，不利于環(huán)境保護(hù)。

綜上所述，土石方洞挖既可以避免征用果樹林、改線、遷墳等帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，還可以大大縮短工期，加快施工進(jìn)度，同時(shí)還減小了對(duì)周邊環(huán)境的破壞。建議將1號(hào)交通洞洞口段由明挖調(diào)整為洞挖。

3 洞挖施工方案分析

3.1 進(jìn)口處開挖與支護(hù)施工方案

1號(hào)交通洞進(jìn)口處采用明挖方式，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線后，按設(shè)計(jì)坡比開挖，洞口為垂直面便于土洞開口成型。用1.2m3挖掘機(jī)根據(jù)開挖線從上至下開挖，20t自卸汽車直接運(yùn)至渣場(chǎng)。

洞口改0-004m～改0+000m段在開挖后用鋼拱架進(jìn)行支護(hù)，鋼拱架的結(jié)構(gòu)尺寸與土洞段一致。每間隔0.6m～1m設(shè)置一榀I16鋼拱架，拱架間環(huán)向用直徑22mm鋼筋間隔1m連接；拱架兩側(cè)掛直徑8mm鋼筋網(wǎng)，間距20cm×20cm；頂拱范圍用直徑22mm鋼筋加密形成加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)，間距20cm×20cm；拱架外表面綁扎竹跳板進(jìn)行封閉，噴射16cm厚C20混凝土，噴混凝土完成3天后拆除竹跳板并補(bǔ)噴4cm外表面來(lái)完成進(jìn)口處的防護(hù)。

洞頂拱上方的泥夾砂礫石條帶采用超前小導(dǎo)管作固結(jié)處理，固結(jié)范圍在土洞邊墻開挖輪廓線以外3m處，小導(dǎo)管長(zhǎng)6m，角度平行洞軸線；間排距0.3m× 0.5m，梅花型布置，灌漿壓力0.3～0.8MPa。

3.2 土洞段開挖與支護(hù)施工方案

土洞段開挖與支護(hù)方案的施工順序?yàn)椋憾纯诙问┕ぃ粋€(gè)循環(huán)土洞開挖，鋼支撐加掛網(wǎng)噴護(hù)的方式進(jìn)行一期支護(hù)，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)，二期采用C25鋼筋混凝土襯砌。

3.2.1 土洞開挖

土洞開挖每一輪進(jìn)尺5m～10m，進(jìn)洞前先采用短進(jìn)尺開挖。根據(jù)設(shè)計(jì)開挖斷面放樣后，土洞采用挖掘機(jī)直接全斷面開挖，預(yù)留10cm～20cm保護(hù)層人工開挖和處理。開挖過(guò)程中安排專人觀察洞內(nèi)的情況，一旦發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情立即撤離，如果土質(zhì)不穩(wěn)定，可采取分臺(tái)階開挖法和預(yù)留芯體開挖法進(jìn)行開挖，并縮短每一循環(huán)的作業(yè)長(zhǎng)度。

3.2.2 洞內(nèi)一期支護(hù)

開挖完成一個(gè)循環(huán)后立即人工安裝鋼拱架支撐，拱架采用I16工字鋼。拱架間距0.6m～1m，環(huán)向用直徑22mm鋼筋間隔1m連接，噴射12cm厚C20混凝土，拱腳鉆入直徑48mm鋼管，入基1.5m，外露部分與拱架焊接。

3.2.3 洞內(nèi)二期襯砌

底板澆筑20cm厚的C25混凝土固定鋼支撐，底板混凝土從軸線分左右2塊跳倉(cāng)澆筑，每倉(cāng)澆筑長(zhǎng)20m，土洞段開挖完成后即可施工。

洞內(nèi)二期襯砌結(jié)構(gòu)參考原設(shè)計(jì)方案，襯砌厚度60cm，采用C25二級(jí)配混凝土，巖石洞開挖進(jìn)尺50m后開始施工。

3.3 超前小導(dǎo)管施工

根據(jù)需要，現(xiàn)場(chǎng)增加超前小導(dǎo)管進(jìn)行預(yù)先支護(hù)，小導(dǎo)管的施工參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)確定，超前小導(dǎo)管的施工方案如下：

3.3.1 施工準(zhǔn)備

現(xiàn)場(chǎng)布置好所有灌漿設(shè)備、材料和動(dòng)力設(shè)施，各種管線安裝就位。

3.3.2 小導(dǎo)管安裝

首先放樣定位出小導(dǎo)管的安裝位置，根據(jù)設(shè)計(jì)方案用YT28手風(fēng)鉆鉆孔，控制孔的角度和深度（超鉆20cm），清理孔后安裝導(dǎo)管。

3.3.3 灌漿

施工前進(jìn)行配和比試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定注漿參數(shù)；同時(shí)進(jìn)行注漿設(shè)備準(zhǔn)備、管材加工、材料準(zhǔn)備、機(jī)具準(zhǔn)備等。漿液水灰比為1∶1、0.5∶1（質(zhì)量比），先用1∶1的水泥漿試驗(yàn)，然后用0.5∶1水泥漿進(jìn)行試驗(yàn)，壓力從0.3MPa、0.5MPa和0.8MPa逐步加壓。灌漿試驗(yàn)孔間距不小于2m，洞內(nèi)灌漿前要先噴射16cm的掛網(wǎng)混凝土封閉，避免漏漿，注漿前先沖洗管內(nèi)沉積物，注漿順序?yàn)橛上轮辽?，注漿量先大后小。

單根小導(dǎo)管及鎖腳錨管理論注漿量采用下式計(jì)算：

式中：L——注漿段長(zhǎng)度，m；

R——漿液擴(kuò)散半徑，取0.6L0，（L0為管體間距，

取40cm）；

n——地層孔隙率，風(fēng)化巖層取2～3%、巖石破碎帶取5～8%、砂土取40～60%、粘土取20～40%計(jì)算；

α——漿液有效充填率，取值85%；

β——漿液損耗系數(shù)，取值1.05。

經(jīng)計(jì)算，單根小導(dǎo)管的注漿量為45.2L，在規(guī)定壓力0.5～0.8MPa下，灌漿段的吸漿量不大于0.4L/min，持續(xù)灌注10～15min，灌漿即可結(jié)束。

4 結(jié)語(yǔ)

小浪底引黃工程是山西大水網(wǎng)4大骨干工程之一，地下泵站作為樞紐部分，交通洞的開挖進(jìn)度直接關(guān)系到整個(gè)工程的進(jìn)展，因此在保證安全和質(zhì)量的前提下，工期尤為重要。本工程最終采用土石方洞挖、鋼拱架支撐以及掛網(wǎng)噴護(hù)，有效的節(jié)省了工期，并且為埋深淺、跨度大的同類型隧洞開挖提供了參考。

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1004-7042（2017）07-0046-02

達(dá)玫（1990-），女，2013年畢業(yè)于西安理工大學(xué)水利水電工程專業(yè)，助理工程師。

2017-05-15；

2017-06-27