洛惠渠五號隧洞1#岔洞施工技術

張社紅 路小紅

（渭南市洛惠渠管理局 陜西 大荔 715100）

1 工程概況

洛惠渠五號隧洞（以下簡稱五洞）全長3467m，建成于1947年，1950年正式通水。該洞由于所處地質條件惡劣，在運行過程中多次發生坍陷堵塞、洞身變形等重大事故，因而1982年被迫對其尾段1400m洞身進行了內襯鋼筋砼加固，致使其洞身過水斷面由2.7m×2.7m減小為2.2m×2.2m，過水能力由設計15m3/s減小為9.8m3/s，嚴重影響了五洞下游大荔灌區48萬畝農田的灌溉。為解決這一問題，洛惠渠灌區實施了五洞擴大工程，即從加固縮小段處另辟岔洞，斷面設計為2.7m×2.7m馬蹄形，襯砌厚度為30cm砼，洞線長度1000m，以恢復全洞的過水能力。

由于五洞下游加固縮小段平面為反S形，而新開隧洞平面為直線，兩洞出口相距約80m（新洞口在左側），因此，設計施工中兩洞身有兩次交叉。第一次交叉平面為人字形稱為1#岔洞，第二次交叉平面為十字形稱為2#岔洞。五洞1#岔洞就是新開隧洞（新洞）與原洞身（老洞）的接口，位于五洞樁號1+997.798處（老洞右側），距離下游的新洞1#豎井78m，1#岔洞的施工將通過1#豎井向上游進行。

2 岔洞測量及方案設計

2.1 岔洞測量

在開始1#岔洞施工前，洞身掌子面已遇到了料石砌體，根據其走向和材料類型判斷，應該已經遇上老洞，但是與技術人員按洞身距離推算的岔洞銜接位置不符，無法判斷是設計誤差還是施工失誤，也無法確認此時新老洞的相對位置。因此，后續如何進行岔洞銜接，是急待解決的問題。

為了查明情況，施工人員在掌子面砌體部位進行鑿孔探測，當拆除掉約35cm厚的料石砌體后發現其外側為一廢棄洞而并非老洞。為進一步探明情況，施工人員穿過廢棄洞拆除另一側洞壁，才發現了老洞的加固內襯——鋼筋砼洞壁，然后再在其上鑿開了60cm×60cm方形孔口，連通了新洞與老洞。測量人員隨即進行兩洞的銜接導線測量，經計算后得知此時新洞掌子面距岔洞銜接點有7.2m，其方向和高程與實際吻合。但此時新洞如果繼續按原始設計向前施工與老洞銜接，對所發現廢棄洞的拆除將會對工期產生很大影響，并且地下拆除工程難以保證安全，特別是對于五洞的地質影響更令人擔憂，這些都是初始設計中沒有預料到的。

最后，經過技術人員多方探討，多方案比較，決定采用新洞改變方向，和廢棄洞并行7.8m，避過廢棄洞后再和老洞銜接的方案進行岔洞施工。

2.2 方案設計

在進行岔洞銜接設計時，由于兩洞開始并行，使岔洞最大凈跨達到6.5m，而岔洞位置的老洞凈跨為3.0m，因此，岔洞銜接要將凈跨6.5m漸變為3.0m，高度則為保持2.7m不變。如此小的矢跨比，對五號洞所處的地質條件來說危險性太大，稍有不慎就會發生坍方，必將影響到老洞的安全和行水，后果不堪設想。經過現場全體技術人員反復商討，采用如下的設計施工方案：

（1）岔洞銜接段長度定為6.3m（為避開6.3m以外老洞頂部滲水位置），凈高度為2.7m保持不變，最小凈跨3.0m漸變到最大凈跨6.5m，兩洞方向夾角35°。由于新老洞斷面均為馬蹄形，所以岔洞斷面亦采用馬蹄形。

（2）在施工岔洞6.5m～4.5m凈跨段時，可先只開挖新洞土體而不拆除老洞洞壁；安裝拱架時也僅需根據拱架位置在老洞洞壁上鑿孔，然后將拱架由孔穿過進行安裝；岔洞砼澆筑時只澆筑新洞側砼，頂拱連接鋼筋預留，這樣，可充分利用老洞洞壁的支護作用，減小開挖跨度，避免大面積暴露圍巖土體造成洞頂塌方，保證施工安全。

（3）在完成岔洞6.5m～4.5m凈跨段澆筑后封堵掌子面，加固拱架模板后再拆除老洞頂拱部位，焊接鋼筋，進行岔洞頂拱和老洞側砼澆筑，形成岔洞洞身整體。

（4）上述該段岔洞施工完成后，再拆除老洞洞壁，增加施工空間。

（5）4.5m～3.0m凈跨段由于岔洞跨度減小可采用全斷面開挖澆筑，直至完成岔洞施工。

3 拱架、模板制作

根據岔洞斷面的變化特性，凈跨由6.5m漸變為3.0m，高度2.7m保持不變，此種情況無法使用鋼拱架和鋼模，且造價較高不經濟。所以在岔洞施工時采用的是木拱架和木模板，具體制作過程如下：

（1）先在地面現澆5m×8m砼工作平臺。

（2）根據設計每0.9m進尺為一澆筑段需制作7榀拱架，然后在工作平臺上對每榀拱架進行放樣制作，使洞身凈跨由6.5m漸變為3.0m，拱架跨度漸漸減小。

（3）制作拱架的板材厚度為 6cm，三層為一榀拱架的厚度。為保證拱架剛度，拱架的截面高度為30cm。因此，要求制作拱架的板材用優質木材，而且板寬要大，便于鋸切圓弧及節約木材。

每一整榀拱架可分三至五段制作，完成后各段之間咬茬用螺栓連接。

（4）各榀拱架制作完成后，將其全部立放于工作平臺上，然后根據設計的岔洞軸線、長度精確定位并相互連接加以固定。

（5）根據已定位固定的拱架逐模制作木模板，并逐塊安裝于拱架表面臨時固定。在制作過程中，模板的合縫、倒棱必須嚴密，模板表面必須平整光滑。

（6）模板全部制作安裝完成后，則岔洞的形狀在地面上可完全顯示。此時對拱架各段和各塊模板進行編號、紀錄，待岔洞開挖完成后可逐榀逐塊安裝施工。

4 砼澆筑

岔洞施工的主要通道為1#豎井，深度為99.8m。卷揚機每上下一次為15min，運輸砼料0.2 m3，而每次砼澆筑需要量為3.0 m3左右。因此，為保證砼施工的連續性，減小圍巖暴露時間，防止發生塌方，保證施工安全性，采取了以下措施：

（1）岔洞施工作業采用四班倒（每班6小時）工作制。

（2）岔洞施工精選熟悉工序的強壯勞力，且井下作業經驗豐富的施工人員。

（3）井下所有不用雜物及影響施工的材料一律清上地面，保證洞內施工空間，岔洞所需材料井下備齊。

（4）機電人員加強設備檢查，保證設備運轉正常，井上井下通訊良好。

（5）將部分砼料提前進入工作面備用。

（6）為提高大跨徑岔洞的安全性，將砼強度標號由C20提高到C25，并在砼拌合過程中添加高效減水劑，以加快砼凝固。

經過上述的準備工作，岔洞砼澆筑較為順利。

5 灌漿

岔洞砼澆筑完成后，由于頂拱是澆筑的薄弱環節，砼難以密實，故在頂拱砼澆筑時已經預留了灌漿孔。為了切實保證岔洞的安全，提高圍巖自身承載能力，減小圍巖對襯砌的壓力，最后在砼強度達到設計強度的70%后對岔洞進行1∶4的水泥粉煤灰回填灌漿，灌漿壓力控制為 0.1MPa～0.2MPa。

6 結語

1#岔洞施工從開始打孔測量到全部完成施工，歷時61天，工程方案合理，施工進展順利，不僅保證了灌區冬灌，而且為五洞工程全線貫通奠定了基礎。本次岔洞的施工對地下建筑物施工提出了另一解決問題的途徑，有利于拓寬思路、開闊視野，為地下工程施工提供新參考。陜西水利