林嘯虎

（福建省水利水電工程局有限公司，福建 廈門 361000）

漳平市城東片區(qū)湖庫(kù)水系綜合管理（高水高排）工程位于漳平市境內(nèi)，汛期時(shí)將漳平市城東片區(qū)20 年一遇山洪外排九龍江，不進(jìn)內(nèi)河，工程任務(wù)為防洪排澇。根據(jù)工程區(qū)水系分布情況，擬在鐘利加油站東側(cè)設(shè)置截洪壩，將東門溪洪水通過高排隧洞排至東坑溪，結(jié)合東坑溪河道整治，將山洪排至九龍江。

1 案例概述

該工程主要建筑物包括截洪壩、滯洪湖、高排隧洞、東坑溪河道整治等。截洪壩壩高13.3 m，壩頂長(zhǎng)50.8 m，為混凝土重力壩，采用壩頂溢流。滯洪湖具調(diào)蓄洪水并兼做景觀湖的功能。起調(diào)水位為175.0 m，常水位為178.3 m。排洪隧洞起到將山洪排泄到東坑溪的作用。隧洞進(jìn)口位于截洪壩東側(cè)，出口位于東坑溪東坑塥，隧洞20 年一遇泄洪流量為30 m3/s，洞長(zhǎng)1.5 km，洞底高程為（172.5～175.0）m，隧洞為無(wú)壓洞，斷面為4.6 m×5.7 m（寬×高）城門洞型，進(jìn)水口設(shè)置控制閘。東坑溪河道整治長(zhǎng)度為3 735 m，采用建設(shè)堤防、河道清障等綜合措施進(jìn)行河道整治。

排洪隧洞主洞斷面為城門洞型；Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖初期支護(hù)形式為立鋼拱架掛網(wǎng)噴混凝土；Ⅲ級(jí)圍巖初期支護(hù)形式為錨桿網(wǎng)噴混凝土；采用鋼筋混凝土全斷面砌襯。

2 隧洞施工技術(shù)

2.1 洞門施工

首先進(jìn)行洞口邊仰坡開挖及支護(hù)，重點(diǎn)清撬洞頂高邊坡上的危石，采用自上而下分層進(jìn)行，層高（3～5）m。開挖前，采用人工在一定高程上設(shè)置截、排水溝、攔石屏障并清除植被，處理洞臉。土方掘進(jìn)采用人力和機(jī)械組合的方式削坡，邊緣位置留出保護(hù)層，長(zhǎng)度通常是30 cm，使用人工的方式進(jìn)行平整，邊坡挖掘有石塊裸露之后，實(shí)施鉆孔、爆破等施工活動(dòng)。石方掘進(jìn)過程中使用型號(hào)為YT-28 的手風(fēng)鉆完成垂直孔作業(yè)，深度通常在（2.0～2.5）m 之間，使用人工方式完成炸藥的裝填工作，在周圍比較光滑的面進(jìn)行爆破，爆破之后的殘碴使用機(jī)械裝到指定的運(yùn)輸車上，將殘碴運(yùn)輸?shù)綄ｉT的碴場(chǎng)。

2.2 洞身開挖

隧洞挖掘使用鉆爆的方法（其具體的步驟詳情見圖1），依托新奧法對(duì)鉆爆活動(dòng)進(jìn)行指引。Ⅱ類圍巖與Ⅲ類圍巖使用全斷面挖掘的方式，Ⅳ類圍巖與Ⅴ類圍巖使用微臺(tái)階的方式挖掘，在光滑的表面進(jìn)行爆破。使用形狀為直線的掏槽，依照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)置輪廓線，然后確定炮眼的位置，間隔距離通常在（40～50）cm 之間，輔助眼間隔距離通常在（60～80）cm 之間。作業(yè)面4 臺(tái)型號(hào)為YT-27 的氣腿型鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆眼施工。2#巖石硝銨炸藥（存在水分的部位使用乳化炸藥），周圍的炮眼使用型號(hào)為Φ25 的光爆小藥卷，8#紙雷管簇聯(lián)非電毫秒導(dǎo)爆雷管將炸藥引爆。

圖1 鉆爆法開挖施工工藝流程框圖

2.3 出碴運(yùn)輸

隧洞開挖運(yùn)出廢碴的過程中需要注意的是：選用安裝與運(yùn)輸相搭配的汽車設(shè)施，科學(xué)設(shè)計(jì)會(huì)車路線，科學(xué)調(diào)度車輛，對(duì)軌道進(jìn)行有效的維護(hù)，這樣才可以保證隧洞中的運(yùn)輸快而有序。為處理長(zhǎng)巷運(yùn)送的難題，提升作業(yè)速度，計(jì)劃使用P-60 型耙斗進(jìn)行廢碴的裝車，使用型號(hào)為XK7/132 的電瓶車作為車輛的牽引，以快速將礦碴運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢谩?/p>

隧洞中的軌道設(shè)計(jì)在隧洞的左側(cè)或者右側(cè)，間隔750 m 配備一個(gè)調(diào)車道，長(zhǎng)度在（30～35）m。軌道使用18 kg/m 的輕軌，軌道距離是762 mm。軌道枕木使用的是松木，尺寸為1 135 mm×15 mm×12 mm（長(zhǎng)×寬×高），間隔距離為60 cm。

2.4 洞身初期支護(hù)

2.4.1 初期支護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

開挖過程中，為確保施工期安全，隨著引水隧洞的掘進(jìn)需及時(shí)臨時(shí)支護(hù)，初期支護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)為：

Ⅴ類圍巖：I16 型鋼支撐，間距（0.5～1）m，每延米40 根Φ22×2.5 m 錨桿，全斷面掛Φ8@200×200 網(wǎng)片，噴射C25 混凝土，厚度為15 cm。

Ⅳ類圍巖：I16 型鋼支撐，間距1 m，每延米6 根Φ22×2.5 m 錨桿，拱頂掛Φ8@200×200 網(wǎng)片，噴射C25混凝土，厚度為15 cm。

Ⅲ類圍巖：隨機(jī)Φ22×2 m 錨桿，噴射C25 混凝土，厚度為10 cm。

2.4.2 支護(hù)工程施工1）鉆孔

使用自行制作的鉆架，施工人員使用型號(hào)為YT-28 的手風(fēng)鉆進(jìn)行孔的施工作業(yè)，孔的位置采用測(cè)量的方式確定管控點(diǎn)之后，依據(jù)設(shè)計(jì)圖標(biāo)明的間隔距離明確孔的具體位置，孔位置所存在的各個(gè)方面的偏差應(yīng)當(dāng)在10 cm 以內(nèi)，孔的深度偏差應(yīng)當(dāng)在5 cm 以內(nèi)；系統(tǒng)錨桿孔的軸線應(yīng)當(dāng)和掘進(jìn)作業(yè)面保持垂直狀態(tài)，部分位置增強(qiáng)錨桿孔的軸線應(yīng)當(dāng)和滑動(dòng)面的傾倒方向不同，其與滑動(dòng)面形成的角度應(yīng)當(dāng)不低于45°；漿液灌注錨桿的鉆孔直徑應(yīng)當(dāng)比錨桿自身直徑略大，若是向下傾倒的錨桿孔，孔徑應(yīng)當(dāng)比錨桿直徑最少大出1.5 cm，若是向上傾倒的錨桿孔，鉆孔直徑應(yīng)當(dāng)最少大出2.5 cm。

2）鉆孔沖洗

使用高壓風(fēng)水槍將孔中的水、巖石顆粒等全部沖刷出來(lái)，一直到干凈為止。

3）注漿

使用氣壓型錨桿注漿器一邊配制漿液一邊灌注，漿液組成成分中的水泥使用32.5 級(jí)常規(guī)硅酸鹽水泥，砂使用粒徑在2.5 mm 以下的中細(xì)砂。砂漿攪拌的時(shí)長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)在3 min 以上，攪拌完畢后，應(yīng)當(dāng)盡早灌注，攪拌完成1 h 以上的砂漿不可再次使用。

水泥砂漿配合比在以下規(guī)定范圍內(nèi)通過試驗(yàn)選定：

水泥∶砂=1∶1～1∶2（重量比）；

水泥∶水=1∶0.38～1∶0.45。

其強(qiáng)度級(jí)別應(yīng)當(dāng)在20 MPa 以上。如果是朝下傾倒的孔，漿液灌注管需要插到孔最下面1 m 左右的位置，且從注漿管灌注漿液一直到孔口部位有漿液冒出截止，在漿液灌注時(shí)，如果漿液自巖石錨桿周邊出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)?shù)谝粫r(shí)間填堵，避免漿液持續(xù)流出。如果是向上傾倒的孔，使用“先進(jìn)行安裝后進(jìn)行漿液灌注”的方式，自灌漿到孔底部的孔口出現(xiàn)漿液截止。錨桿進(jìn)行漿液灌注之后，在漿液沒有固結(jié)之前，不可對(duì)錨桿進(jìn)行敲打、碰觸等操作。

4）水泥砂漿錨桿安裝

關(guān)于邊墻的橫向錨桿孔，使用“先灌注漿液后進(jìn)行錨桿裝設(shè)”的方式，施工人員把錨桿以最快的速度插進(jìn)孔中。如果是朝上傾倒的錨桿孔，使用“先裝設(shè)錨桿后灌注漿液”的方式。

2.4.3 噴混凝土施工

1）噴混凝土施工工藝流程：

準(zhǔn)備工作—→混凝土材料準(zhǔn)備—→預(yù)噴射處理—→混凝土噴射—→噴后處理—→清理工作。

2）材料

水泥：優(yōu)先選用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的普通硅酸鹽水泥。水泥標(biāo)號(hào)不低于32.5 級(jí)，進(jìn)場(chǎng)水泥應(yīng)有生產(chǎn)廠的質(zhì)量證明書。

骨料：細(xì)骨料采用堅(jiān)硬耐久的粗、中砂，細(xì)度模宜大于2.5，使用時(shí)的含水率控制在5%～7%；粗骨料采用耐久的卵石或碎石，粒徑不大于10 mm。

水：符合混凝土拌合用水的規(guī)定。

外加劑：應(yīng)使用經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的外加劑，速凝劑質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范DL/T 5181-2003 的要求，初凝時(shí)間不應(yīng)大于5 min，終凝時(shí)間不應(yīng)大于10 min。

鋼筋網(wǎng)：應(yīng)采用屈服強(qiáng)度不低于240 MPa 的光面鋼筋網(wǎng)。

壓縮空氣：噴混凝土使用的壓縮空氣不應(yīng)含有油脂和其他油污。

3）噴混凝土的準(zhǔn)備工作

①應(yīng)當(dāng)在施工前全面查看噴射面，且做好以下工作：將作業(yè)面的浮石、對(duì)混凝土噴射有一定負(fù)面作用的堆積物、臟污廢碴等清理干凈；對(duì)巖面進(jìn)行處置；完成作業(yè)平臺(tái)的安裝，以高壓風(fēng)槍對(duì)作業(yè)面進(jìn)行清潔；將管控混凝土噴射厚度的鋼筋條埋在指定位置；施工區(qū)域應(yīng)當(dāng)擁有優(yōu)良的通風(fēng)條件、足夠數(shù)量的照明設(shè)施。

②噴射混凝土前，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)查看施工器械、通風(fēng)管道、電線、水管等。

③在噴射過程中滴水的位置應(yīng)當(dāng)配備導(dǎo)管，以便將水排出，導(dǎo)水成效不理想的可建設(shè)盲溝，淋水區(qū)域可以建設(shè)截水圈，以便將水排出。

4）噴混凝土作業(yè)

噴混凝土施工采用逐段逐片的方式進(jìn)行，按照從下到上的次序，噴混凝土通常分兩層或者三層進(jìn)行，所有層的混凝土噴射厚度都應(yīng)保持在5 cm 左右，下一層應(yīng)當(dāng)在上一層初次凝結(jié)前噴射。如果由于某種原因終凝1 h 后再次噴射，應(yīng)當(dāng)先對(duì)層面進(jìn)行清潔，然后再進(jìn)行噴射，混凝土終凝到再次放炮之間應(yīng)當(dāng)間隔3 h 以上。

噴射機(jī)施工需要依照有關(guān)操作規(guī)范進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)不中斷地給噴射機(jī)供給混凝土，確保噴射機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，噴射完畢或者由于某種因素?zé)o法繼續(xù)噴射時(shí)，應(yīng)當(dāng)把噴射機(jī)中所有的混凝土都清理出來(lái)。

混凝土噴射過程中，噴嘴應(yīng)當(dāng)和巖面離開70 cm，噴射的方向大概和巖面保持豎直。噴射混凝土的回彈率：邊墻部分應(yīng)當(dāng)≤15%，洞室頂拱部應(yīng)當(dāng)≤25%。

噴混凝土應(yīng)當(dāng)在終凝2 h 后灑水，養(yǎng)護(hù)時(shí)長(zhǎng)通常在（7～14）d。

5）鋼筋網(wǎng)噴混凝土施工

依照設(shè)計(jì)圖與監(jiān)理工作者的指導(dǎo)，在進(jìn)行噴混凝土操作前埋設(shè)鋼筋網(wǎng)，間隔距離應(yīng)保持在20 cm 左右，鋼筋選擇半徑為4 mm、屈服強(qiáng)度為240 MPa 的表面光滑的鋼筋，同時(shí)應(yīng)當(dāng)保持鋼筋保護(hù)層厚度在30 mm 以上。噴混凝土作業(yè)，混凝土厚度應(yīng)當(dāng)≥100 mm，同時(shí)不高于250 mm。

2.4.4 鋼支撐1）鋼支撐適用范圍

此標(biāo)段鋼支撐大多使用在引水隧洞地理狀況不理想、塌方發(fā)生率很高的Ⅳ類與Ⅴ類圍巖，以及依據(jù)監(jiān)理人員的引導(dǎo)亦或是前期已經(jīng)勘測(cè)明確的巖石硬度較小的區(qū)域，因?yàn)檫@類圍巖自身穩(wěn)定性能低劣，需增大初期支護(hù)的力度，使用鋼支撐能夠承載掘進(jìn)過程中產(chǎn)生的松動(dòng)負(fù)載，避免圍巖出現(xiàn)較大程度的形狀變化，提升支護(hù)效果。

2）鋼支撐設(shè)計(jì)

鋼支撐運(yùn)用的是形狀為工字的拱架，其使用的工字鋼型號(hào)是I16，在專門的場(chǎng)地進(jìn)行加工，在隧洞中進(jìn)行最后的組合。拱架間隔距離通常在（0.5～1）m 之間，豎向連接筋使用的是螺紋鋼，型號(hào)為Φ22。

3）鋼支撐安裝

依照?qǐng)D紙要求或者通過勘測(cè)已經(jīng)明確的巖石軟弱區(qū)域使用鋼支撐，該支撐應(yīng)當(dāng)安裝在襯砌設(shè)計(jì)斷面的外面。裝設(shè)完畢后，應(yīng)當(dāng)監(jiān)測(cè)軟弱部位圍巖穩(wěn)固情況，經(jīng)過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行剖析，了解初期支護(hù)達(dá)到施工需求與否，若支護(hù)無(wú)法達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)?shù)谝粫r(shí)間提升鋼支撐性能或者采用其他舉措。

2.4.5 隧洞混凝土襯砌

引水隧洞襯砌混凝土采用厚度為50 cm 的鋼筋混凝土，混凝土襯砌施工在隧洞開挖施工完成后進(jìn)行，采用全斷面襯砌臺(tái)車襯砌，分底板混凝土澆注和拱墻混凝土澆注，混凝土運(yùn)輸車送至混凝土輸送泵料斗，進(jìn)行泵送混凝土澆注。

1）鋼筋工程

鋼筋在進(jìn)入施工場(chǎng)地時(shí)，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)出示質(zhì)檢證，進(jìn)入到施工場(chǎng)地后，先查看鋼筋外觀情況，然后進(jìn)行抽樣檢測(cè)。進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后按照種類、批次放置，場(chǎng)地進(jìn)行硬化，最底層放置枕木，保證鋼筋不直接和地面接觸。

在運(yùn)用之前再次檢查鋼筋，看其表面是否潔凈，是否存在銹跡。如果表面呈現(xiàn)為鮮片狀或者顆粒狀，不可以使用。鋼筋使用專門的機(jī)器實(shí)現(xiàn)自身的平直。鋼筋在隧洞外面的場(chǎng)地完成加工，在隧洞中綁扎，通常超前襯砌1 ?；蛘? 模。檢驗(yàn)達(dá)標(biāo)后的鋼筋才能夠澆筑混凝土。

鋼筋的尺寸應(yīng)當(dāng)和設(shè)計(jì)圖保持一致，完成加工后的鋼筋和設(shè)計(jì)圖的尺寸偏差要求見表1。

表1 圓鋼筋制成箍筋其末端彎勾長(zhǎng)度

表2 加工后鋼筋的允許偏差

為確保混凝土保護(hù)層符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)當(dāng)在鋼筋和模板間配備強(qiáng)度比結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度高的混凝土墊塊；應(yīng)當(dāng)將鐵絲埋到墊塊中，然后和鋼筋捆扎；墊塊應(yīng)互相交錯(cuò)，不可集中堆放。同時(shí)，使用短鋼筋支撐確保鋼筋所在地點(diǎn)的精準(zhǔn)。

在進(jìn)行焊接之前，應(yīng)當(dāng)把鋼筋表面的油污、銹跡等進(jìn)行徹底清理。直徑不超過25 mm 的鋼筋可以使用捆扎的方式連接，然而承載振動(dòng)負(fù)載的構(gòu)件、小偏心受拉構(gòu)件等，鋼筋接頭不可使用上述方式。

2）模板工程

本標(biāo)段引水隧洞混凝土襯砌采用全斷面整體襯砌臺(tái)車一次襯砌成形，臺(tái)車模板長(zhǎng)度為10 m，進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備2臺(tái)襯砌臺(tái)車以滿足施工需要。

3）混凝土施工

①襯砌模板采用全斷面整體襯砌臺(tái)車，臺(tái)車面板長(zhǎng)12 m，混凝土采用泵送入模，附著式振搗器和插入式振搗器聯(lián)合振搗。

②在上部混凝土施工之前，對(duì)已襯砌完的混凝土進(jìn)行鑿毛處理并用水沖洗，保證新舊混凝土結(jié)合良好。

③底板混凝土的澆筑超前拱墻襯砌約50 m，以保證拱墻襯砌時(shí)底板混凝土的強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。

④襯砌時(shí)和開挖時(shí)一樣將斷面加大5 cm，保證襯砌不侵入隧洞建筑限界。

⑤上拱部分混凝土應(yīng)兩側(cè)對(duì)稱澆筑，高差不大于50 cm。施工人員從臺(tái)車窗口振搗。

⑥在臺(tái)車與拱頂之間裝設(shè)防上浮裝置，以防止在混凝土澆筑過程中引起臺(tái)車上浮，混凝土澆筑時(shí)應(yīng)注意預(yù)留的灌漿孔管不發(fā)生偏斜。

⑦混凝土澆筑完至少24 h 方可拆模。拆模后應(yīng)按照灌漿方案規(guī)定的區(qū)段對(duì)襯砌端頭和圍巖間的空隙用高標(biāo)號(hào)砂漿塞填密實(shí)，以防止回填灌漿時(shí)漿液隨意流動(dòng)。

3 結(jié) 語(yǔ)

文章對(duì)水工隧洞施工工藝的簡(jiǎn)述，闡明了工藝的基本情況，但因?yàn)楦鱾€(gè)水利項(xiàng)目隧洞的建設(shè)工藝受項(xiàng)目情況、地質(zhì)水文條件、圍巖、生態(tài)等各種因素的影響，實(shí)際運(yùn)用中的施工工藝也會(huì)存在一定的差異，為此在項(xiàng)目建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際狀況選擇恰當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)，同時(shí)注重施工能力的提升。