黔中水利樞紐一期工程大山哨隧洞施工設計

□王 鑫（貴州省水利水電勘測設計研究院）

1.工程概述

黔中水利樞紐一期工程是以灌溉、城市供水為主，兼顧發電等綜合利用水利工程。工程區域位于貴州中部黔中地區，地處株六鐵復線、貴黃公路經濟帶核心部位。工程由水源工程（含電站）、輸配水一期工程兩部分組成，其中輸配水一期工程上的大山哨隧洞長8.672km，是本工程中最長的隧洞，是輸配水一期工程中控制施工總工期的關鍵工程項目。

大山哨隧洞處于灰巖山區，穿越的地層巖性主要為三疊系中統關嶺組中厚層白云巖、灰質白云巖及白云質灰巖。隧洞IV 類圍巖洞段開挖斷面為4.4m×5.454m，III 類圍巖洞段開挖斷面為4.0 m×5.254m 城門洞型。洞身段縱坡為i=1/3000。隧洞為3 級建筑物，施工的主要內容是石方開挖、出渣、襯砌或支護、灌漿工作等。

2.施工方案

2.1 施工支洞的設置

為了加快施工進度，降低出渣及通風排水難度，隧洞施工時需增設施工支洞來增加施工工作面。施工支洞布置時，需要根據地形地質條件及經濟性綜合比較來確定。大山哨隧洞埋深較深，洞線兩側山體雄厚，地面相對平坦，沒有布置施工支洞的理想場地。經綜合比較，大山哨隧洞布置3 條施工支洞，1 號施工豎井布置在樁號k1+153.3 處，該支洞為豎井，豎井中心線與主洞中心線垂直相交，斷面為3.4m×3.4m 的方型斷面，豎井頂部高程1290.0m，豎井底部高程1258.6m，豎井深31.4m。2 號施工支洞布置在樁號k3+311.78 處，該支洞為斜洞，支洞長159m，由斜洞段和下平段組成，其中斜洞段長149m，斜洞段傾角14.3°，下平段長10m。3 號施工支洞布置在樁號k5+683.82 處，該支洞為斜洞，支洞長439.09m，由斜洞段和下平段組成，其中斜洞段長429.09m，傾角8.7°，下平洞段長10m。

2.2 施工方法

2.2.1 隧洞出口明挖

在洞口開挖之前，于開挖線以外開挖排水溝，攔截山坡流水進入洞口開挖區。洞口明挖土方采用人工清挖，石方明挖采用YT28 型風鉆鉆孔，人工裝藥爆破開挖，WLY100（1m3）型反鏟挖掘機裝8t 自卸汽車運輸出渣，在洞口邊坡開挖過程中，及時進行噴錨支護。洞口明挖完成后，即可開始進行洞身開挖。

2.2.2 洞身鉆孔爆破

洞身開挖采用全斷面光面爆破，開挖時，先進行掌子面清理，在開挖掌子面上畫出鉆孔孔位，利用氣腿風鉆在自制鉆空排架上鉆孔，鉆孔完成后，進行裝藥連線。由于大山哨隧洞處于地下水位以下，炸藥采用乳膠防水炸藥。裝藥時將炸藥制成藥卷，連同起爆材料電雷管一起用細線捆在竹片上，送入鉆孔中，然后將孔口進行封堵。裝藥連線完畢后，移動鉆孔排架，其余人員撤出洞外，由爆破人員起爆。

2.2.3 施工出渣

隧洞洞身段開挖時，分別從1 號施工支洞、2 號施工支洞、3號施工支洞、隧洞出口等幾個工作面同時進行。樁號0+050～2+000 洞段開挖時，利用1 號施工豎井作為開挖出渣通道，該部分施工出渣采用斗車運輸到豎井底后，卸入井底的罐籠，利用井口的龍門式井架配10t 卷揚機將洞渣提升到地面，卸入8t 自卸汽車內，由汽車轉運到堆渣場堆放。樁號2+000～4+500 洞段開挖時，利用2 號施工支洞作為開挖出渣通道，該段隧洞開挖出渣采用斗車運到支洞底部下平段時，利用設在支洞口的10t 卷揚機提升到洞頂，卸入8t 自卸汽車內轉運到堆渣場堆放。樁號4+500～7+178 洞段開挖時，利用3 號施工支洞作為開挖出渣通道，該段隧洞開挖出渣采用斗車運到支洞底部下平段時，利用設在支洞口的10t 卷揚機提升到洞頂，卸入8t 自卸汽車內轉運到堆渣場堆放。樁號7+178～8+672 洞段開挖時，利用隧洞出口作為開挖出渣通道，該段隧洞開挖出渣采用斗車運到隧洞出口，8t 自卸汽車轉運到堆渣場堆放。

2.2.4 通風散煙

為了滿足洞內施工人員呼吸需要及沖淡并排除炸藥爆破的有害氣體和煙塵，分別在取水口、1 號支洞口、2 號支洞口、3 號支洞口、隧洞出口各設1 臺KJ66-11 型軸流通風機（通風量6167m3/h），用φ=600mm 的通風管接到施工工作面，采用壓入式通風，進行通風散煙。

2.2.5 施工排水

大山哨隧洞全洞段位于地下水位以下，隧洞施工時需做好施工廢水和地下滲水的排水工作，根據地質勘探所揭露的情況顯示，涌水量較大的洞段主要集中在樁號1+520～1+980 洞段和樁號2+880～3+160 洞段。樁號1+520～1+980 洞段每米估算最大涌水量為360m3/d；樁號2+880～3+160 洞段每米估算最大涌水量為54m3/d。對涌水量較大，影響施工的洞段，采用超前灌注水泥漿或超前化學灌漿，減小涌水量，并對開挖完畢的洞段，采用緊跟襯砌，減小施工排水難度。另外需要采取有效的排水措施，進行排水。隧洞出口工作面基本可以實現自流排水，根據工程的實際情況，在隧洞底部靠近邊墻的部位清挖1 條40cm×40cm 的排水溝，使施工廢水和地下水自流排出洞外。在1 號施工豎井底部上游側開挖1 個集水井，樁號0+050～1+153.3 洞段的地下滲水及施工廢水自流到該集水井，集水井下游工作面的積水需要用2 臺IS200-150-250 型水泵（流量460m3/h，揚程15m，功率37kW）抽到集水井內，然后利用1 臺500S59A 型水泵（流量1872m3/h，揚程49m，功率400kW）將集水井內的水抽排到豎井口外。

在2 號施工支洞的下平段開挖集水井，下游工作面的積水需要用1 臺IS125-100-200 型水泵（流量120m3/h，揚程11m，功率7.5kW）抽到集水井內，然后利用設在下平洞段的350S75B型水泵（流量1080m3/h，揚程55m，功率220kW）將集水井內的施工廢水及地下滲水經施工支洞抽排到支洞口外。在3 號施工支洞在下平洞段的IS125-100-200A 型水泵（流量224m3/h，揚程39m，功率37kW）將上游工作面自流到集水井內的施工廢水及地下滲水經施3 號施工支洞抽排到支洞口外。

2.2.6 隧洞混凝土襯砌

主洞樁號0+050～2+000 洞段隧洞襯砌混凝土施工時，利用1 號施工支洞作為材料運輸通道。鋼筋在1 號施工支洞口下游側的鋼筋加工廠制作，利用龍門井架配卷揚機吊運到豎井底部，然后采用礦車運輸到施工工作面，人工就位焊接。混凝土利用設在1 號施工豎井口的混凝土拌和機拌和，利用龍門式井架配卷揚機吊運混凝土吊罐到豎井底部，卸入礦車內，由礦車運輸到施工工作面。混凝土采用泵送入倉，振搗棒振搗密實。樁號2+000～4+500 洞段隧洞襯砌施工時，利用2 號施工支洞作為材料運輸通道。鋼筋在2 號施工支洞口外的鋼筋加工廠制作，礦車運輸進洞，人工就位焊接。混凝土利用設在2 號支洞外拌和機拌和，礦車運輸進洞，混凝土泵輸送入倉，振搗棒振搗密實。樁號4+500～7+178 洞段隧洞襯砌施工時，利用3 號施工支洞作為材料運輸通道。鋼筋在3 號施工支洞口外的鋼筋加工廠制作，礦車運輸進洞，人工就位焊接；混凝土利用設在3 號支洞外拌和機拌和，礦車運輸進洞，混凝土泵輸送入倉，振搗棒振搗密實。樁號7+178～8+672 洞段隧洞襯砌施工時，利用大山哨隧洞出口工作為材料運輸通道。混凝土利用設在隧洞出口拌和機拌和，礦車運輸進洞，HB60 型混凝土泵送入倉，振搗棒振搗密實。鋼筋在隧洞出口外的鋼筋加工廠制作，礦車運輸運進洞，人工就位焊接。

隧洞襯砌循環作業方式為：混凝土澆筑段準備→架立鋼筋→運輸安裝模板→混凝土制備及運輸→混凝土入倉澆筑→混凝土養護→拆模→進入下一循環。

3.結語

中小斷面、長線路的隧洞施工是一種常見的施工，但如何在有限的施工條件下快速的完成施工項目，就非常值得討論和研究。通過大山哨隧洞的施工，歸納出幾點認識：施工前期準備要充分，合理布置施工支洞，盡可能的長洞短打。選擇合理的施工機械，選擇最佳的施工進尺，取得最佳的掘進效率。重視施工中的通風，排水，以及特殊洞段的施工處理。在現場施工中充分觀察和分析施工中存在的問題，尋求問題的最佳處理方法，爭取更快的施工進度和更好的效益。