姜波

摘要：本項(xiàng)目位于蘭州市城關(guān)區(qū)，項(xiàng)目施工所在地為軍事管制區(qū)，包含洞庫(kù)和營(yíng)房工程。洞庫(kù)工程所在位置均為全風(fēng)化泥巖，主洞為強(qiáng)～中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，圍巖等級(jí)Ⅴ級(jí)。洞庫(kù)圍巖級(jí)別差，且主洞開(kāi)挖斷面較大;引洞不同斷面結(jié)構(gòu)多，掘進(jìn)時(shí)工序轉(zhuǎn)換頻繁。洞庫(kù)工程為制約本項(xiàng)目工期的關(guān)鍵工程，因此是本項(xiàng)目的重難點(diǎn)工程。

Abstract： This project is located in Chengguan District， Lanzhou City. The construction site of the project is a military control area， including caves and barracks. The location of the cave storehouse is all weathered mudstone， the main cave is strong to moderate weathered sandy mudstone， and the surrounding rock is grade Ⅴ. The level of surrounding rock in the cave tunnel is poor， and the excavation section of the main tunnel is large; there are many different cross-section structures in the approach tunnel， and the process conversion is frequent during excavation. The cave project is a key project that restricts the construction period of the project， so it is the most difficult project of the project.

關(guān)鍵詞：洞庫(kù);開(kāi)挖方案;超前支護(hù)技術(shù);雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工法;施工工藝

Key words： cavern;excavation scheme;advanced support technology;double-side guide pit construction method;construction technology

中圖分類(lèi)號(hào)：TV554+.9;TU94+2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）01-0167-03

1 ?概述

本項(xiàng)目位于蘭州市城關(guān)區(qū)，城關(guān)區(qū)境位于蘭州盆地的東部，屬祁連山褶皺系的東延部分，黃河由西向東貫穿其間，將城區(qū)分割為南北兩部分。黃河以北為丘陵溝壑區(qū)，自北而南呈羽狀伸向黃河，將整個(gè)北部山區(qū)分割呈梁峁丘陵。海拔1600～2032m。黃河以南南部皋蘭山山地，海拔1900～2171m，其上為大面積黃土覆蓋，厚度約200m左右，山坡坡度較陡，一般15°～25°左右，頂部緩坡地帶部分為林地。蘭州城關(guān)區(qū)氣候干燥，降水量少，蒸發(fā)量大，光照充足，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，年日照2607小時(shí)，日照百分率59.4%，氣溫的年周期變化7月最高，平均22.2℃元月最低，平均為-6.9℃，無(wú)霜期179天，年平均風(fēng)速2.8m/s，年最大風(fēng)速21m/s，年降水量少，年際變化率大，季節(jié)分配不均，降水一般集中在4～9月，為284.3mm，占年總量的86.7%，尤其在7～9月，降雨量為192.8mm占年降水量的60.5%，年平均蒸發(fā)了為1437.7mm，為降水量的4.4倍。地表水主要為雨洪季節(jié)封閉洼地中匯集的大氣降水。地下水主要為基巖裂隙水，水量貧乏。

洞庫(kù)工程所在位置均為全風(fēng)化泥巖，主洞為強(qiáng)～中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，圍巖等級(jí)Ⅴ級(jí)。項(xiàng)目施工所在地為軍事管制區(qū)，包含洞庫(kù)和營(yíng)房工程，洞庫(kù)工程包含2個(gè)洞庫(kù)和接進(jìn)道路等附屬工程。其中KD-1洞庫(kù)引洞長(zhǎng)413.11m，主洞長(zhǎng)345.51m，建筑面積6309.1m2，主洞使用面積3593.3m2;KD-2洞庫(kù)引洞長(zhǎng)395.87m，主洞長(zhǎng)327.98m，建筑面積5982.35m2，主洞使用面積3410.99m;接進(jìn)道路長(zhǎng)935m，寬3.5m，采用瀝青混疑土路面。道路兩側(cè)各設(shè)一條石砌泄洪明溝和一條石砌排水明溝，穿過(guò)道路的排水系統(tǒng)用圓管暗溝相連。主洞使用面積3410.99m2，坑道結(jié)構(gòu)形式為貼壁式被覆，初期支護(hù)采用噴錨支護(hù)。

2 ?工程重難點(diǎn)分析及應(yīng)對(duì)措施

2.1 工程特點(diǎn)

①本項(xiàng)目主要包含2個(gè)洞庫(kù)。洞庫(kù)掘進(jìn)長(zhǎng)度短，其中KD-1洞庫(kù)引洞長(zhǎng)411.8m，主洞長(zhǎng)346.8m，KD-2洞庫(kù)引洞長(zhǎng)394.56m，主洞長(zhǎng)329.28m，屬于常規(guī)性工程。

②洞庫(kù)工程所在位置均為全風(fēng)化泥巖，主洞為強(qiáng)～中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，圍巖等級(jí)Ⅴ級(jí)，圍巖級(jí)別差，且主洞開(kāi)挖斷面較大;引洞不同斷面結(jié)構(gòu)多，施工時(shí)工序轉(zhuǎn)換頻繁。

③本項(xiàng)目施工內(nèi)容涵蓋了土建、電氣工程、火災(zāi)報(bào)警、給排水、暖通、消防等工程，工程系統(tǒng)復(fù)雜，專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，協(xié)作單位多，各專(zhuān)業(yè)工種之間的穿插協(xié)作極為頻繁。

2.2 工程重難點(diǎn)和分析對(duì)策

洞庫(kù)圍巖級(jí)別差，且主洞開(kāi)挖斷面較大;引洞不同斷面結(jié)構(gòu)多，掘進(jìn)時(shí)工序轉(zhuǎn)換頻繁。洞庫(kù)工程為制約本項(xiàng)目工期的關(guān)鍵工程，因此是本項(xiàng)目的重難點(diǎn)工程。主要對(duì)策措施如下：

①進(jìn)場(chǎng)后首先組織2個(gè)洞庫(kù)進(jìn)行施工，均采用雙端掘進(jìn)，確保工期兌現(xiàn)。

②嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)、早成環(huán)”的原則組織施工，確保施工安全。

③加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)工作。

④選擇合理的開(kāi)挖方法，引洞采用下導(dǎo)洞適度超前全斷面方法開(kāi)挖，主洞采用分臺(tái)階預(yù)留核心土開(kāi)挖。

⑤將洞庫(kù)工程納入項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理，編制專(zhuān)項(xiàng)安全方案，組織施工人員進(jìn)行學(xué)習(xí)，加強(qiáng)安全教育培訓(xùn)和應(yīng)急演練，積極主動(dòng)預(yù)防。

3 ?總體施工方案

3.1 施工安排

本洞庫(kù)明挖段、明挖暗埋段采用分級(jí)放坡開(kāi)挖法施工;暗挖段引洞采用上下臺(tái)階法、主洞采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，無(wú)軌運(yùn)輸出碴。鋼筋、鋼架由鋼筋加工廠集中加工，運(yùn)輸至作業(yè)面現(xiàn)場(chǎng)安裝;混凝土采用商品混凝土，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)泵送入模。

3.2 施工技術(shù)方案

本工程重難點(diǎn)施工技術(shù)方案包括洞庫(kù)進(jìn)洞施工方案、主洞開(kāi)挖施工技術(shù)方案。本洞庫(kù)進(jìn)洞均采用大管棚超前支護(hù)進(jìn)洞，進(jìn)入暗洞后采用上下臺(tái)階法開(kāi)挖。

3.2.1 進(jìn)洞施工方案

進(jìn)洞開(kāi)挖前，首先測(cè)量放出邊、仰坡開(kāi)挖線，仰坡坡腳2m外應(yīng)施作臨時(shí)排水溝（排水溝采用C20混凝土或M10漿砌片石施工，結(jié)構(gòu)尺寸為60cm×60cm梯形排水溝）。洞口邊、仰坡段施工時(shí)，土質(zhì)巖體采用挖掘機(jī)縱向分段自上而下分層開(kāi)挖。人工整修邊仰坡，邊坡坡率為1：1.1，仰坡坡率為1：1，按設(shè)計(jì)要求一次到位，挖掘機(jī)配合自卸車(chē)裝運(yùn)棄渣。

洞口段邊仰坡整修到位后，加固采用4m長(zhǎng)的Φ25砂漿錨桿沿邊、仰坡按1m×1m間距梅花型布置，再掛設(shè)？準(zhǔn)8鋼筋網(wǎng)格間距20×20cm，最后施作C20噴射混凝土厚15cm，邊仰坡噴射混凝土內(nèi)應(yīng)設(shè)置泄水孔。

洞庫(kù)進(jìn)口均為全風(fēng)化泥巖，巖體破碎，穩(wěn)定性差，地質(zhì)條件較差，采用Ф108洞口長(zhǎng)管棚進(jìn)洞，用每節(jié)長(zhǎng)4m～6m的熱軋無(wú)縫鋼花管（Ф108mm，壁厚6mm），于洞庫(kù)拱部及起拱線下1m范圍內(nèi)，環(huán)向間距中至中40cm，外插角為1～3°布置。大管棚一般施工的主要工序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→架設(shè)拱架→安裝導(dǎo)向管→澆筑導(dǎo)向墻混凝土→鉆孔、清孔、驗(yàn)孔→安裝管棚→注漿→結(jié)束。流程圖見(jiàn)圖1。

3.2.2 進(jìn)洞施工方案

KD-1，KD-2洞庫(kù)施工是全線的控制性工程，由于工程所在位置均為全風(fēng)化泥巖，主洞為強(qiáng)～中風(fēng)化泥巖，圍巖等級(jí)為Ⅴ級(jí)，且地下水主要為基巖裂隙水，水量貧乏，圍巖特性不易爆破，全洞開(kāi)挖采用無(wú)爆破機(jī)械開(kāi)挖。主洞采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑開(kāi)挖法（進(jìn)洞后可根據(jù)實(shí)際圍巖情況調(diào)整），每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺1.2m。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工序詳見(jiàn)示意圖2，具體工序如下。

①第1步：首先要對(duì)洞庫(kù)施作超前支護(hù)，這就要對(duì)上一循環(huán)架立完成的鋼架進(jìn)行充分利用，即先用機(jī)械對(duì)圖2中①部進(jìn)行機(jī)械開(kāi)挖作業(yè)，在其上噴8cm厚度的混凝土封閉掌子面，并初噴4cm厚度的混凝土作為圖2①部導(dǎo)坑附近的初期和臨時(shí)支護(hù)，同時(shí)在上面架設(shè)I18臨時(shí)鋼架與I20b鋼架，且要設(shè)置鎖腳鋼管。在鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿后，再?gòu)?fù)噴混凝土使施工達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。

②第2步：在圖2①部施工一段時(shí)間距離后，對(duì)圖2②部進(jìn)行機(jī)械開(kāi)挖，噴厚度為8cm的混凝土封閉掌子面，并在導(dǎo)坑附近要初噴厚度為4cm的混凝土，并架設(shè)I18臨時(shí)鋼架與I20b鋼架。在鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿后，再?gòu)?fù)噴混凝土使施工達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。

③第3步：充分利用上一循環(huán)架立鋼架，對(duì)施作洞庫(kù)進(jìn)行超前支護(hù)，對(duì)圖2③部進(jìn)行機(jī)械開(kāi)挖，相關(guān)步驟與工序與圖2①部相同。

④第4步：開(kāi)挖圖2④部，相關(guān)施工工序與步驟與圖2②部操作相同。

⑤第5步：充分利用上一循環(huán)架立鋼架，對(duì)施作洞庫(kù)進(jìn)行超前支護(hù)，對(duì)圖2⑤部進(jìn)行機(jī)械開(kāi)挖，在其上噴8cm厚度的混凝土封閉掌子面，并初噴4cm厚度的混凝土，此時(shí)鋼架架設(shè)要采用I20b拱部鋼架，最后在鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿后，再?gòu)?fù)噴混凝土使施工達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。

⑥第6步：充分利用上一循環(huán)架立鋼架，對(duì)施作洞庫(kù)進(jìn)行超前支護(hù)，對(duì)圖2⑥部進(jìn)行機(jī)械開(kāi)挖，并對(duì)導(dǎo)坑附近做初期及臨時(shí)支護(hù)，具體工序和步驟與圖2⑤部操作相同。

⑦第7步：此時(shí)要對(duì)圖2⑦部進(jìn)行機(jī)械開(kāi)挖，并對(duì)其噴厚度為8cm的混凝土來(lái)封閉掌子面，并在上面安裝架設(shè)I18橫撐。

⑧第8步：對(duì)圖2⑧部進(jìn)行機(jī)械開(kāi)挖，同樣要噴厚度為8cm的混凝土來(lái)封閉掌子面。在導(dǎo)坑底部，要初步噴厚度為4cm的混凝土，同時(shí)要安裝架設(shè)I20b鋼架并使鋼架封閉成環(huán)，最后要復(fù)噴混凝土，使其能達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。

⑨第9步：此時(shí)要對(duì)二次襯砌施工已經(jīng)完成部分的兩側(cè)壁底部單元進(jìn)行逐段拆除工作，范圍是6～8m之間。

⑩第10步：對(duì)圖2IV部的仰拱進(jìn)行混凝土灌注，并對(duì)圖2IV部的洞庫(kù)進(jìn)行填充，此時(shí)要注意仰拱灌注與隧底填充理應(yīng)分次施工作業(yè)完成。

？輥？輯？訛第11步：最后，要充分以監(jiān)控量測(cè)結(jié)果為依據(jù)，對(duì)之前架設(shè)的I18臨時(shí)鋼架與橫撐進(jìn)行拆除，并充分利用襯砌模板臺(tái)車(chē)，盡快做到一次性就完成圖2V部襯砌的灌筑工作，此時(shí)要注意，襯砌與拱墻要在共同進(jìn)行施工作業(yè)。

3.3 施工作業(yè)相關(guān)注意事項(xiàng)

必須要注意要始終堅(jiān)持洞庫(kù)施工的基本原則，即“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”。一是要盡量采用小炮開(kāi)挖或者人工進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)，并對(duì)每次裝藥量進(jìn)行嚴(yán)格精準(zhǔn)的控制。二要始終保證鋼架基礎(chǔ)的穩(wěn)定，對(duì)工序出現(xiàn)變化處的鋼架應(yīng)同時(shí)架設(shè)鎖腳鋼管。三是要根據(jù)施工機(jī)具和人員等具體情況對(duì)開(kāi)挖的導(dǎo)坑寬度與設(shè)置臺(tái)階的高度進(jìn)行靈活調(diào)整。四是在對(duì)臨時(shí)鋼架拆除過(guò)程中要始終堅(jiān)持拆除進(jìn)度不能大于10m。五是要根據(jù)相關(guān)規(guī)范與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)圖的要求，對(duì)洞庫(kù)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)判斷分析洞身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定情況，靈活調(diào)整支護(hù)參數(shù)，避免出現(xiàn)意外或事故，在確保工程進(jìn)度不斷推進(jìn)的同時(shí)保障施工作業(yè)人員的安全。

4 ?結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們開(kāi)始將注意力由地上轉(zhuǎn)入地下。然而傳統(tǒng)的洞庫(kù)施工工藝在經(jīng)濟(jì)性、安全性方面均無(wú)法達(dá)到人們的要求。由此，新的洞庫(kù)施工工藝及施工方法也不斷涌現(xiàn)。本文中提到的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)遵循“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則，結(jié)合大管棚超前支護(hù)，較好解決了不良地質(zhì)條件下洞庫(kù)開(kāi)挖安全性的難題，同時(shí)也是施工安全的重要保障，為該類(lèi)地下工程開(kāi)挖提供了參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄔勝群，翟麗娟.大海則煤礦主斜井開(kāi)挖方案研究[J].西部資源，2019，88（01）：97-100.

[2]程喜貴.濕陷性黃土隧道工程的特點(diǎn)與基底處理技術(shù)分析[J].中國(guó)公路，2018，523（15）：113-114.

[3]樊超偉，趙曉寬，王俊杰.探析工民建深基坑開(kāi)挖與支護(hù)施工技術(shù)[J].中國(guó)科技投資，2017（6）.

[4]章朝峰.某水電站地下廠房洞室開(kāi)挖方案優(yōu)化[J].科技風(fēng)，2017（19）：172.

[5]王素海[1].淺談大斷面軟弱圍巖隧道段斜井進(jìn)正洞挑頂施工工藝[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2008（22）.

[6]申劍，陳德斌，夏真榮，等.一種軟弱圍巖超大斷面隧道開(kāi)挖支護(hù)結(jié)構(gòu)及其施工方法.