李萬金

(新疆水利水電項(xiàng)目管理有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

1 引言

隨著水利樞紐工程建設(shè)的快速發(fā)展，水工隧洞開挖工程也越來越多。隧洞安全已經(jīng)受到了眾多專家、學(xué)者的關(guān)注[1-2]。影響隧洞安全的因素眾多，支護(hù)方案、施工方案是其中的重要因素[3-5]。為了保證隧洞在施工過程中的穩(wěn)定，需采取臨時(shí)支護(hù)措施，加固圍巖；同時(shí)，合理的施工方案可以減輕對(duì)隧洞穩(wěn)定性的影響，保證工程安全。結(jié)合莫呼查汗水庫倒流隧洞工程，對(duì)隧洞臨時(shí)支護(hù)方案和施工方案進(jìn)行研究。

2 工程概況

莫呼查汗水庫為小(1)型IV等工程，是以灌溉為主兼顧防洪的綜合性水庫。導(dǎo)流兼沖沙放水隧洞布置于河道右岸，洞身段為有壓圓洞，直徑為3.1 m，由進(jìn)口引水渠段、進(jìn)口閘井段、洞身段、出口閘井段、出口引渠段、閘井交通橋、金屬結(jié)構(gòu)及啟閉機(jī)安裝共七個(gè)分部工程組成，全長(zhǎng)362.058 m。

3 隧洞臨時(shí)支護(hù)方案分析

引水渠段(0-049.096～0+000)：長(zhǎng)49.096 m，縱坡i=0，進(jìn)口底板高程2246.00 m，梯形斷面，底寬6.1 m，開挖坡度為1∶0.3，邊坡每10 m高度設(shè)一馬道，馬道寬2 m，邊坡采用掛網(wǎng)錨噴支護(hù)，錨桿采用Φ25砂漿錨桿，孔排距2.0 m，L=4.5 m。

進(jìn)口閘井段(0+000～0+010.500)：進(jìn)口閘井段長(zhǎng)10.5 m，寬度7.5 m，孔口尺寸3.1×3.1 m，底坡i=0，底板高程為2246.00 m，閘井平臺(tái)高程2292.65 m?；A(chǔ)設(shè)置固結(jié)灌漿，伸入巖石6.0 m，孔排距3.0 m；開挖邊坡采用掛網(wǎng)錨噴支護(hù)處理，錨桿長(zhǎng)度4.5 m，孔排距2.0 m，梅花形布置。

洞身段(0+010.500～0+0+248.816)：總長(zhǎng)238.316 m，縱坡i=1/40.77，斷面為近似馬蹄形，內(nèi)徑為3.1 m。隧洞洞身除進(jìn)口10.0 m、出口46.0 m襯砌外及圍巖條件較差的12 m采用鋼筋混凝土襯砌以外，其余段均采用掛網(wǎng)錨噴處理。襯砌段襯砌厚度0.6 m～1.3 m不等。隧洞洞身全斷面進(jìn)行固結(jié)灌漿，孔距2.0 m，排距2.0 m，伸入圍巖2.0 m，灌漿孔采用梅花型布置，隧洞襯砌段頂拱90°范圍進(jìn)行回填灌漿。

出口閘室段(0+248.816～0+260.016)：出口閘井段長(zhǎng)11.20 m，寬8.10 m，閘門采用弧形閘門，孔口尺寸為2.5 m×2.5 m。縱坡i=0，底板厚度為2.2 m；基礎(chǔ)布設(shè)間距2 m、φ25砂漿錨桿，錨桿長(zhǎng)4.5 m，伸入基巖3.5 m，另基礎(chǔ)設(shè)置固結(jié)灌漿，伸入巖石6.0 m，孔排距3.0 m；開挖邊坡采用掛網(wǎng)錨噴支護(hù)處理，錨桿長(zhǎng)度4.5 m，孔排距2.0 m，梅花形布置。

4 施工方案分析

4.1 施工順序及方法

4.1.1 施工順序

施工順序：施工準(zhǔn)備→施工測(cè)量控制網(wǎng)建立→施工臨時(shí)道路修建→進(jìn)出口洞臉明挖→洞臉鎖口→石方洞挖→錨桿支護(hù)→掛網(wǎng)鋼筋→噴射混凝土→襯砌段鋼筋制安→混凝土底板襯砌→混凝土邊項(xiàng)拱→回填灌漿→固結(jié)灌漿→工程收尾→竣工驗(yàn)收。

4.1.2 施工方法

采用電子全站儀測(cè)量并用油漆畫出開挖邊線，并按照試驗(yàn)段的爆破參數(shù)布孔。洞內(nèi)石方開挖每工作面采用4～6臺(tái)手風(fēng)鉆鉆孔，人工填裝乳化炸藥，非電毫秒雷管微差爆破；周邊進(jìn)行光面爆破，導(dǎo)爆索起爆。爆碴由裝載機(jī)運(yùn)至洞口裝20 t自卸汽車運(yùn)至棄料場(chǎng)或利用料場(chǎng)堆存。對(duì)局部巖體破碎帶采用錨噴等臨時(shí)支護(hù)措施，以確保圍巖穩(wěn)定。

根據(jù)地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)揭示情況顯示，隧洞主要為Ⅲ類圍巖，洞身每循環(huán)鉆孔深度2.2 m，進(jìn)尺2.0 m。圍巖開挖采用“新奧法”施工工藝，Ⅲ-IV類圍巖采用全斷面開挖，IV類較差、V類圍巖采取上導(dǎo)坑(層)領(lǐng)進(jìn)下層開挖的施工方法。

4.2 錨桿施工

(1)巖石邊坡錨桿施工工序

巖石邊坡錨桿采用的施工工序?yàn)椋捍罴軛U→清壁→造孔→安裝錨固劑→安裝錨桿→封堵保護(hù)。

(2)巖石錨桿材料

錨桿：選用直徑25 mm、HRB335鋼筋。

水泥：采用425#普通硅酸鹽水泥。

砂子：采用最大粒徑<2.5 mm的砂。

(3)巖石錨桿施工方法

①孔位：錨桿孔按設(shè)計(jì)圖紙布置，孔位偏差不大于10 cm。

②鉆孔：錨桿鉆孔設(shè)備采用手風(fēng)鉆鉆孔或潛孔鉆機(jī)，其鉆孔直徑為40 mm，鉆孔深度為4 m～4.5 m，孔深偏差不大于5 cm。系統(tǒng)錨桿孔孔軸方向垂直于開挖面，局部加固錨桿的孔軸方向，按照設(shè)計(jì)要求與可能滑動(dòng)面的交角大于45°。

③沖洗：鉆孔完成后，用壓力風(fēng)或水沖洗。

④錨桿注漿、安裝：錨桿在鋼筋加工廠制作，運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)安裝。錨固劑用水浸泡后，放入鉆孔，將錨桿立即插入孔內(nèi)，錨固劑凝固前，不得敲擊、碰接和拉撥錨桿，或施加任何荷載。

4.3 噴射混凝土施工

(1)噴射混凝土施工工序

巖石邊坡噴射混凝土采用干噴施工工序。

圖1 噴射混凝土施工工序

(2)噴射混凝土施工設(shè)備

主要施工設(shè)備為：SP-2混凝土噴射機(jī)，JWHJ-375型強(qiáng)制式攪拌機(jī)，12 m3空壓機(jī)。

(3)噴射混凝土施工方法

①施工準(zhǔn)備：整理作業(yè)面；搭設(shè)工作平臺(tái)，埋設(shè)噴射厚度標(biāo)志。噴射前對(duì)施工設(shè)備、風(fēng)、水、電等進(jìn)行檢查和試運(yùn)行，對(duì)坡面滲水點(diǎn)進(jìn)行妥善引排。

②拌制和運(yùn)輸：按照設(shè)計(jì)要求作好噴射混凝土的配合比試驗(yàn)，選擇最優(yōu)的噴射混凝土配合比。水泥、速凝劑偏差不大于±2%，砂、石骨料偏差不大于±3%。噴射混凝土混合料采取強(qiáng)制拌合機(jī)拌制，其拌制時(shí)間符合規(guī)范要求。混合料在運(yùn)輸、存放過程中防止雨淋、裝入噴射機(jī)前混合料過篩，防止雜物混入影響施工。

③混凝土噴護(hù)：噴射混凝土施工前，對(duì)噴射混凝土各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，符合設(shè)計(jì)要求再進(jìn)行施工。噴射混凝土應(yīng)分段進(jìn)行，自下而上噴射時(shí)，前一層混凝土終凝后進(jìn)行，方可進(jìn)行下一層噴射。完工后的噴射混凝土表面應(yīng)平順、密實(shí)，并做好質(zhì)量檢查記錄。作業(yè)區(qū)氣溫和混合料溫度不低于+5℃。

④養(yǎng)護(hù)：終凝2 h小后，噴水養(yǎng)護(hù)，時(shí)間不少于14 d。

4.4 混凝土襯砌施工方案

①施工分段、分塊

施工分段：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙結(jié)構(gòu)型式，擬定導(dǎo)流兼沖沙放水隧洞洞身混凝土襯砌采用分段施工，共計(jì)5段。

導(dǎo)流兼沖沙放水隧洞采用有壓洞，布置與河床右岸，由進(jìn)口引渠段、進(jìn)口閘井段、洞身段、出口閘井段、出口引渠段、閘井交通橋、金屬結(jié)構(gòu)及啟閉機(jī)安裝組成，全長(zhǎng)362.058 m。

施工分塊：根據(jù)洞型并綜合考慮施工因素，混凝土襯砌確定采用分塊澆筑，即先底拱、后邊、頂拱。

②混凝土襯砌接縫處理

環(huán)向縫：即沿洞軸線分段形成的伸縮縫，按設(shè)計(jì)要求設(shè)置銅片止水，銅片止水的型號(hào)寬400 mm、厚1 mm，其結(jié)構(gòu)型式為“Z”型。

③混凝土拌合和運(yùn)輸

混凝土供應(yīng)由集中拌合站供應(yīng)，混凝土水平運(yùn)輸采用混凝土攪拌運(yùn)輸車，混凝土入倉采用混凝土輸送泵。

④進(jìn)、出口漸變段模板

進(jìn)、出口漸變段(方形變馬蹄形)模板采用木模板，木模板采用散裝木模(規(guī)格2 cm)，鋼木圍令。模板固定采用在側(cè)墻打插筋孔，利用拉筋及鋼管腳手架支撐。

⑤洞身襯砌模板

洞身下部側(cè)墻及頂拱采用標(biāo)準(zhǔn)鋼模，鋼管圍令，模板固定采用鋼筋拉條及鋼管腳手架支撐固定。

⑥鋼筋施工

鋼筋在鋼筋加工廠內(nèi)加工成型，人工裝運(yùn)，汽車運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，直徑22 mm以下的鋼筋采用搭接，直徑22 mm以上的鋼筋采用焊接。

⑦混凝土澆筑

混凝土澆筑分為進(jìn)、出口兩個(gè)工作面進(jìn)行施工?；炷凛斔捅貌贾迷谶M(jìn)、出口洞口處，混凝土泵管接至澆筑工作面。混凝土從拌合站經(jīng)混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)至導(dǎo)流洞進(jìn)口后(運(yùn)距約1200 m)，用混凝土輸送泵泵送混凝土入倉。

5 結(jié)論

為了保證莫呼查汗水庫導(dǎo)流隧洞施工工期和安全，結(jié)合場(chǎng)地地質(zhì)條件，采用分段支護(hù)的方案，以節(jié)省投資并保證隧洞安全。根據(jù)隧洞施工內(nèi)容，從錨桿施工、噴射混凝土施工、洞身混凝土襯砌施工等3個(gè)方面對(duì)臨時(shí)支護(hù)方案進(jìn)行分析，施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照施工工序、工藝要求進(jìn)行，控制施工質(zhì)量，以保證工程安全。