淺埋暗挖法在吉林省中部城市供水工程中的應用

溫自明 薛興祖

（吉林省水利水電勘測設計研究院 吉林長春 130021）

前言

吉林省中部城市引松供水工程總干線豐滿水庫—飲馬河分水口段位于吉林市永吉縣境內，取水口位于豐滿水庫大壩上游1.2km處，經腰屯村、雙頂子小屯、下達村、四間村、馬路溝、林家屯、吳家、興隆川、許大院、大河川、葦子溝、橫土背、宋家窯、常家街，到達大公屯為連續隧洞段，全長 71992m。大公屯連續隧洞出口位于飲馬河左岸國堤內，經562m長PCCP埋管段到達飲馬河分水口。

1 工程概況

總干線豐滿水庫取水口—飲馬河分水口段71992m主要采用開敞式 TBM 法施工，分三臺TBM施工段，共設8條施工支洞，分別為1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#施工支洞、小河沿施工豎井。其中3#、6#支洞為永久檢修支洞，小河沿施工豎井為處理TBM3局部淺埋段，其他均為臨時施工交通洞。本段設3處通風豎井。

豐滿水庫取水口位于豐滿水庫大壩 1.2km處，距吉林市 27km。工程主要建筑物包括：巖塞爆破口、集渣坑、閘門井、攔污柵、攔魚設施及現場管理房。此處交通便利，有豐滿水庫上壩道路通往施工地點。施工場地開闊，施工區布置在工程地點附近。施工生活用水采用打井取地下水，施工生產用水采用水庫水。施工用電電源引自豐滿鄉，10kV線路長度2.5km。

1.1 1#施工支洞

1#施工支洞位于永吉縣腰屯村南溝屯東面山溝內，距吉林市25km。主要控制支洞1到豐滿水庫取水口段主洞開挖，包括TBM1段拆卸擴大段，鉆爆法施工。此處有村村通公路通往南溝屯，但穿過南溝屯段公路需繞開村屯重新修建。南溝屯通往施工場區為土路，需擴建。溝內施工場地開闊，施工區布置在支洞口附近。施工生活及生產用水采用打井取地下水。施工用電電源引自豐滿鄉，10kV線路長度3.5km。

1.2 2#施工支洞

2#施工支洞位于永吉縣四間村文明屯北側，距吉林市33km，距永吉縣7km。主要控制支洞2到支洞 1段主洞開挖，包括 TBM1段中間檢修、轉場洞段，TBM法施工。此處有公路通往支洞口。洞口施工場地開闊，施工區布置在支洞口附近。施工生活及生產用水采用打井取地下水。施工用電電源引自永吉縣，66kV線路長度5.0km。

1.3 3#施工支洞

3#施工支洞為永久檢修支洞，位于永吉縣官馬山村S205省道路旁，距吉林市37km，距永吉縣11km。主要控制支洞3到支洞2段主洞開挖，包括TBM1段安裝擴大洞段，TBM法施工。此處有S205省道通往支洞口。洞口施工場地開闊，施工區布置在支洞口附近。施工生活用水采用打井取地下水，施工生產用水采用溫德河水。施工用電電源引自支2，66kV線路長度8.0km。

1.4 4#施工支洞

4#施工支洞與支洞3隔溫德河相對，距吉林市39km，距永吉縣13km。主要控制支洞4到支洞3段主洞開挖，包括TBM2段拆卸擴大洞段，鉆爆法施工。此處有 S205省道通往支洞 3，從支洞3有村村通通往支洞口。洞口施工場地開闊，施工區布置在支洞口附近。施工生活用水采用打井取地下水，施工生產用水采用溫德河水。施工用電電源引自支洞5，10kV線路長度10km。

1.5 5#施工支洞

5#施工支洞位于永吉縣大岔屯南側，距吉林市51km，距永吉縣25km。主要控制支洞5到支洞4段主洞開挖，包括TBM2段檢修、轉場擴大洞段，TBM法施工。此處有G202國道通往打岔屯，從大岔屯有農道通往支洞口，農道需擴建。洞口施工場地開闊，施工區布置在支洞口附近。施工生活、生產用水采用打井取地下水。施工用電電源引自支洞3，66kV線路長度15.0km。

1.6 6#施工支洞

6#施工支洞為永久檢修支洞，位于永吉縣大河川村南側，距吉林市 62km，距永吉縣 36km。主要控制支洞 6到支洞 5段主洞開挖，包括TBM2段安裝擴大洞段，TBM 法施工。此處有村村通道路通往支洞口，目前修建吉草高速經過雙河鎮，雙河鎮距支洞口5km。施工到支洞口道路與永久道路相結合，局部路段需擴建，滿足TBM 組件運輸需求。洞口施工場地開闊，施工區布置在支洞口附近。施工生活、生產用水采用打井取地下水。施工用電電源引自支洞5，66kV線路長度10.0km。

1.7 7#施工支洞

7#施工支洞與支洞6隔岔路河相對，距吉林市65km，距永吉縣39km。主要控制支洞7到支洞6段主洞開挖，包括TBM3段拆卸擴大洞段，TBM法施工。此處通過支洞 6洞口后路段，為農道，需擴建，且需修建垮岔路河臨時橋。洞口施工場地開闊，施工區布置在支洞口附近。施工生活用水采用打井取地下水，施工生產用水采用岔路河水。施工用電電源引自支洞6，10kV線路長度4.0km。

1.8 8#施工支洞

8#施工支洞位于黃榆水庫上游，距吉林市79km，距永吉縣 53km，距長春市 87km。主要控制支洞 8到支洞 7段主洞開挖，包括 TBM3段檢修、轉場擴大洞段，TBM 法施工。此處有村村通通往黃榆水庫大壩，黃榆水庫大壩到支洞口為農道，需擴建。洞口施工場地開闊，施工區布置在支洞口附近。施工生活用水采用打井取地下水，施工生產用水采用黃榆水庫水。施工用電電源引自支洞6，66kV線路長度12.0km。

1.9 小河沿施工豎井

小河沿施工豎井位于黃榆鄉小河沿村常家街附近，距吉林市90km，距永吉縣66km，距長春市92km。主要控制小河沿淺埋段484mV類圍巖。此處有村村通通往施工場區，施工場地開闊平坦。施工生活、生產用水采用打井取地下水。用電電源引自黃榆鄉，10kV線路長度5.0km。

1.1 0 連續隧洞飲馬河出口

連續隧洞飲馬河出口位于大公屯北側，在飲馬河國堤內側，距吉林市93km，距永吉縣67km，距長春市 82km。主要控制飲馬河出口到支洞 8段主洞開挖，包括TBM3段安裝擴大洞段，TBM法施工。此處有村村通通往宋家街，宋家街到大公屯及支洞口為農道，需新建、擴建道路。洞口施工場地開闊，施工區布置在支洞口附近。施工生活用水采用打井取地下水，施工生產用水采用飲馬河水。施工用電電源引自金家滿族鄉，66kV線路長度 10.0km。其中 562mPCCP埋管段由飲馬河隧洞出口施工點控制。

2 淺埋暗挖法的應用

根據支洞所處的位置、地質條件、周圍環境等綜合分析，3#支洞采用淺埋暗挖法施工，6#支洞采用常規方法施工。

由于隧洞淺埋暗挖法施工工藝在我院乃至我省水利系統還沒有采用，因此簡單介紹一下此次的應用。

2.1 淺埋暗挖法簡介

淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進行各種類型地下洞室暗挖施工的一種方法，主要采用小導管超前支護技術、網構鋼拱架設計和制造技術、正臺階環形開挖留核心土施工技術及變位進行反分析計算的方法，按照“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的方針，突出時空效應對防塌的重要作用，提出在軟弱地層快速施工的理念，適用于軟弱地層的地下工程設計、施工方法。

2.2 淺埋暗挖法施工

淺埋暗挖隧道施工時要使用一些輔助工法，如注漿法、降水法、超前小導管法、長管棚法、水平旋噴法、注漿—冷凍法。有時采用一種或幾種一起使用。

淺埋暗挖法施工時常采用一些特殊的開挖方法，如全斷面法、正臺階法、上半斷面臨時封閉正臺階法、正臺階環形開挖法、單側壁導坑正臺階法、中隔墻法、交叉中隔墻法、雙側壁導坑法、中洞法等。

2.3 淺埋暗挖法施工案例

3#施工支洞采用城門洞型結構，洞身凈寬7.2m，凈高 6.8m，支洞與主洞交角為 137.5°，洞長429.35m。洞口覆蓋層巖性為碎塊石含粘性土，深度7～9m，下伏巖體為凝灰巖，巖體風化較嚴重，全風化巖層深度13～19m，強風化巖層深度13～15m。

按常規方法進行施工進洞，洞臉開挖邊坡高度將達 60多米，進口開挖、支護量較大，對周邊環境影響大。因此采用淺埋暗挖隧道施工比較合適。

根據 3#施工支洞進口引道邊坡開挖后覆蓋層現場勘查情況，3#施工支洞進口段淺埋暗挖隧洞的設計方案為：

（1）進口洞臉采用鋼筋混凝土拱圈結合漿砌石擋墻基礎進行鎖口。

（2）進口土方洞段采用超前長管棚加固頂拱，采用雙側壁導坑法和上半斷面臨時封閉正臺階法開挖，采用格柵鋼筋拱架噴混凝土臨時支護和鋼筋混凝土襯砌二次支護結合的復合支護型式。

（3）V、Ⅳ類圍巖洞段采用雙側壁導坑法和上半斷面臨時封閉正臺階法開挖，采用格柵鋼筋拱架噴混凝土臨時支護和鋼筋混凝土襯砌二次支護結合的復合支護型式。

現場采用設計方案進行施工，目前隧洞進尺已達16m，穿過土方洞段。

3#施工支洞原地形地貌圖見圖1：

圖1 3#施工支洞地形地貌圖

3#施工支洞設計的主要斷面見圖2和圖3。

施工過程中的情況見圖4-圖9。

圖3 進口土洞段支護斷面圖

圖4 進口鋼筋格柵拱架安裝

圖5 鋼筋格柵與管棚的相對位置

圖6 進口施工正面

圖7 進口施工測面

圖8 3#施工支洞進口全景

圖9 3#施工支洞完工后的側面

3 小結

地下工程淺埋暗挖法是王夢恕院士在長期科研與實踐的基礎上創立的，它特別適合于我國北方地區地下水較低條件下的淺埋隧道的暗挖施工，現在淺埋暗挖法已被確立為國家級工法。

本次在中部供水工程中采用的淺埋暗挖法設計，參考了《地下工程淺埋暗挖技術通論》（王夢恕著）、《中國隧道及地下工程修建技術》（王夢恕等著），同時也參考了新疆八十一達坂水工隧洞等工程經驗，在此一并致謝。