張峰水庫(kù)輸水工程老馬嶺隧洞施工支洞設(shè)計(jì)

趙秀改

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

張峰水庫(kù)位于晉城市沁水縣鄭莊鄉(xiāng)張峰村沁河干流上，距晉城市城區(qū)90km，水庫(kù)總庫(kù)容3.94億m3，是沁河干流上一座以城市生活和工業(yè)用水、農(nóng)村人畜飲水為主，兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用的大型水利樞紐工程。

張峰水庫(kù)工程包括樞紐工程和輸水工程兩部分。輸水工程包括總干、大陽(yáng)聯(lián)接段、一干和二、三干，分別向高平、陽(yáng)城和澤州供水，為城市生活、工業(yè)、農(nóng)村人畜飲水和蔬菜、桑園灌溉輸水。老馬嶺隧洞屬于輸水工程總干工程，老馬嶺隧洞以前地段輸水線路主要沿胡底河逆流而上，老馬嶺隧洞出口至張莊村輸水線路沿交河順流而下。

老馬嶺隧洞為無(wú)壓洞，全長(zhǎng)3.759km，進(jìn)口樁號(hào)T17+754.15，出口樁號(hào) T21+513.22，設(shè)計(jì)流量 2.44m3/s，設(shè)計(jì)縱坡1/2000，斷面型式為直墻圓拱式，設(shè)計(jì)斷面凈寬2m，凈高2.435m。隧洞穿過(guò)的地層巖性為薄層泥質(zhì)砂巖，夾紫紅色泥巖、鈣質(zhì)砂巖、礫巖等，圍巖分類(lèi)砂巖為Ⅲ類(lèi)，泥巖、粉砂巖為Ⅳ類(lèi)，隧洞進(jìn)、出口段為Ⅴ類(lèi)。

2 施工支洞布置與設(shè)計(jì)

2.1 施工支洞布置

老馬嶺隧洞長(zhǎng)3.759km，根據(jù)隧洞位置特點(diǎn)及總工期的要求布置一條施工支洞，支洞設(shè)在隧洞中部右側(cè)的山溝內(nèi)，原S331盤(pán)山公路從支洞口經(jīng)過(guò)，支洞軸線與主洞軸線垂直，在樁號(hào)洞1+854.54m與主洞相接。施工支洞總長(zhǎng)375.73m，進(jìn)口高程1068.60m，支洞與主洞交叉處高程967.85m，縱坡29.58%，為斜井，其中施工支洞與主洞交叉段設(shè)置20m水平段。

2.2 施工支洞設(shè)計(jì)

2.2.1 地質(zhì)條件

施工支洞穿過(guò)的地層巖性為薄層泥質(zhì)砂巖夾泥巖、鈣質(zhì)砂巖、粉砂巖等，洞頂圍巖厚度10～200m。支洞進(jìn)口82.90m，其圍巖巖性為弱風(fēng)化—微風(fēng)化的砂質(zhì)頁(yè)巖，圍巖厚10～48m，圍巖巖體破碎，類(lèi)別為Ⅴ類(lèi)，不穩(wěn)定，地下水多位于洞底高程以上。支洞進(jìn)口82.90m處至與主洞交叉處范圍的圍巖為微風(fēng)化—新鮮的砂巖、粉砂巖與砂質(zhì)頁(yè)巖、泥巖互層，洞頂圍巖厚48～200m，未發(fā)現(xiàn)大的斷裂，節(jié)理裂隙較發(fā)育，圍巖類(lèi)別為Ⅲ類(lèi)，局部不穩(wěn)定，存在多層地下水位。

2.2.2 斷面設(shè)計(jì)

本工程施工支洞采用城門(mén)洞型。施工支洞斷面尺首先根據(jù)施工期擔(dān)負(fù)的運(yùn)輸任務(wù)及高峰期運(yùn)輸強(qiáng)度確定采用“雙行”車(chē)道或“單行”車(chē)道，再根據(jù)選用的運(yùn)輸機(jī)械尺寸初步選擇施工支洞斷面尺寸，最后根據(jù)通風(fēng)、供水、排水等所占的空間要求，最終確定施工支洞斷面尺寸。本工程的支洞斷面尺寸確定為3.65m×3.0m（凈寬×凈高），直墻高 1.8m，頂拱拱角 133.32°，半徑1.99m，拱高1.20m。

2.2.3 支護(hù)

施工支洞為臨時(shí)性建筑物，等級(jí)較低，對(duì)開(kāi)挖支護(hù)要求不高，保證施工安全即可。

根據(jù)《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》，施工支洞的支護(hù)根據(jù)圍巖情況分為2種支護(hù)形式：掛網(wǎng)噴錨支護(hù)和鋼筋混凝襯砌。

Ⅲ類(lèi)圍巖邊頂拱掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)，掛網(wǎng)鋼筋直徑為6mm，間距200mm×200mm，噴混凝土厚度100mm。邊頂拱系統(tǒng)錨桿支護(hù)，錨桿直徑25mm，間距1500mm×1500mm，長(zhǎng)2.0m。

Ⅳ，Ⅴ類(lèi)圍巖采用邊頂拱掛網(wǎng)噴混凝土系統(tǒng)錨桿支護(hù)，掛網(wǎng)鋼筋直徑為6mm，間距200mm×200mm，噴混凝土厚度100mm，錨桿直徑為25mm，間距為1500mm×1500mm，長(zhǎng)2.0m。C20鋼筋混凝土襯砌厚400mm。

洞口邊坡：石質(zhì)邊坡以1∶0.5開(kāi)挖，洞臉外明挖10m范圍內(nèi)，石質(zhì)邊坡掛網(wǎng)噴錨支護(hù)，掛網(wǎng)鋼筋直徑6mm，間距200mm×200mm，噴混凝土厚度100mm，錨桿直徑25mm，間距2000mm×2000mm，長(zhǎng)2.0m。

2.2.4 施工進(jìn)度

隧洞施工分4個(gè)工作面，分別是隧洞進(jìn)口、隧洞出口、支洞控制的2個(gè)工作面，工作面控制最大洞長(zhǎng)為1300m，是該施工段的關(guān)鍵線路。

老馬嶺隧洞總工期24個(gè)月，其中施工準(zhǔn)備1個(gè)月，施工支洞開(kāi)挖工期4個(gè)月，隧洞進(jìn)出口開(kāi)挖及支護(hù)1個(gè)月，隧洞開(kāi)挖及支護(hù)15個(gè)月，隧洞混凝土襯砌施工6個(gè)月。

3 結(jié)語(yǔ)

施工支洞開(kāi)挖結(jié)束后，開(kāi)挖出露的圍巖總體情況較好，和設(shè)計(jì)估計(jì)的情況基本一致，施工支洞整體布置較合理，能滿足交通、通風(fēng)、排水等要求。但支洞進(jìn)口段巖石破碎嚴(yán)重，對(duì)其進(jìn)行了鋼拱架支護(hù)。2010年5月20日—24日，對(duì)輸水總干全線試通水。2010年7月，輸水總干老馬嶺隧洞段分部工程驗(yàn)收。2011年5月24日，張峰水庫(kù)輸水總干工程正式通水到高平，運(yùn)行良好。通過(guò)以上情況來(lái)看，已完工的施工支洞工程滿足設(shè)計(jì)要求，工程安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，達(dá)到了預(yù)期目的。