引水隧洞主支洞交叉口段施工技術研究

陳成鋒　王濤

摘 要：交叉口部位是連通地下工程支洞與主洞的“大廳”，由于斷面形式發生變化，因此該部位作為重大危險源，施工前必須做好相關施工方案，嚴格按照批準的方案進行施工。現結合工程實際，對該部位施工技術方法作一介紹，供類似工程借鑒。

關鍵詞：交叉口；施工技術；地下工程；研究

中圖分類號：TV672.1 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161131026

1 概述

杭州市第2水源千島湖配水工程從千島湖淳安縣境內取水，通過輸水隧洞將水引至杭州市余杭區閑林水庫，為下游原水輸水工程提供優質千島湖水，同時在輸水線路途中向建德市、桐廬縣及富陽市部分區域供水。輸水隧洞全線總長約112km，共劃分為16個標段，其中的施工9標，包括兩條施工支洞和一條輸水主洞，支洞分別為全長599m的沈家支洞和全長764m的井灣里支洞，開挖斷面呈城門洞型，凈寬為5.5m×6.0m（寬×高）；輸水主洞全長6630m，樁號為56+850～63+480m，開挖標準斷面呈平底馬蹄形，洞徑7.4～8.0m不等，同時按不同的圍巖類別采取不同的支護方式，襯后洞徑統一為6.7m。

該工程包括2條主支洞交叉口，以沈家主支洞交叉口為例，沈家支洞從新沈支0+010.000m樁號起即進入主、支洞連接段，到新沈支0+004.000m樁號處到達主洞內邊墻，到新沈支0+000.000m樁號處正交于主洞軸線，到新沈支0-004.000m樁號時到達主洞外邊墻。主、支洞連接段底板為平段，高程為EL14.20m。

該部位圍巖類別為Ⅲ級，開挖分3個區段進行施工，即開挖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區，開挖斷面由城門洞型逐漸過渡為平底馬蹄形，支護采用25超前砂漿錨桿、SD25N中空注漿錨桿、EX29N漲殼式預應力中空注漿錨桿、I20a鋼拱架、φ8鋼筋網片掛設，噴C25砼等系統方式進行。

主支洞連接段斷面詳見圖2。

主支洞連接段平面布置詳見圖3。

2 施工技術難點

交叉口部位是連通地下工程主洞與支洞的“大廳”，由于斷面形式發生變化，因此該部位開挖、支護必須采取合理的施工方案，施工前必須做好相關施工措施，施工時嚴格按照批準的方案進行作業。同時，該部位作為重要隱蔽單元工程以及重要危險施工區域，施工過程中必須嚴格遵守相關施工措施，從而確保質量及安全。

交叉口部位拱部跨度大，支護困難，遇到不良地質條件容易發生掉塊、塌方，施工過程中必須做好預防措施，確保施工安全、順利的進行。

支護體系要在確保主洞開挖不被破壞，又要便于下一步主洞開挖與支護。

加強圍巖判定的頻率，及時根據圍巖類別采取相應的支護形式。

加強圍巖變形觀測，如收斂變形、頂拱下沉、錨桿應力、鋼拱架應變等監測內容，利用監測結果指導現場施工，及時調整作業程序和支護參數，確保圍巖穩定。

3 關鍵施工技術控制

該部位要重點做好主洞開挖與支護2項工作內容，開挖采用“短進尺、弱爆破”的光面爆破方法進行施工，每開挖完成一個循環即進行支護施工，及時封閉掌子面，以確保掌子面安全。

3.1 總體施工程序

主、支洞連接段的總體施工程序為：超前支護→洞身開挖→應急支護→系統支護→下一循環。

3.2 洞身分塊開挖

鋼拱架支護段采用全斷面開挖，每個循環進尺控制在2m左右，開挖完成后適時進行應急、超前以及系統支護；主支交叉口處，按照開挖Ⅰ區并適時支護→開挖Ⅱ區并適時支護→開挖Ⅲ區并適時支護的程序進行開挖。開挖采用“短進尺（每個循環進尺控制在2m以內）、弱爆破”的施工方式以減小對圍巖的擾動。具體分塊情況詳見圖4。

不良地質洞段開挖采用短進尺（每循環進尺2m左右）、多循環、小藥量、多段位；開挖后立即進行錨噴支護，加密觀測周期。同時結合觀察結果，進行分析，具體選用適宜的開挖、支護手段。

3.3 加強支護措施

該部位除了采用25超前砂漿錨桿、SD25N中空注漿錨桿、φ8鋼筋網片掛設，噴C25砼等常規系統支護方式外，也采用了一些諸如打設漲殼式預應力中空注漿錨桿等加強支護措施。

為避免圍巖條件及斷面變化引起的不利影響，在斷

面過渡區即新沈支0+010～0+007段、K58+776～K58+779

段、K58+762～K58+759段3個部位各設置7榀間距50cm的I20a鎖扣鋼拱架，這就等于在3個進口部位形成了“頂拱”支撐，確保了施工安全。

“大廳”部位由于空間位置較大，采用一般的支護方式很難保證圍巖穩定，故在該部位設置了間距1.0m×1.0m，梅花形間隔布置，長4.5m/6m的EX29N漲殼式預應力中空注漿錨桿進行加強支護。

4 質量保證措施

做好導線復測和測量放樣工作，確保精度滿足設計及規范要求。

嚴格實行質量三檢制度，混凝土開倉前須經監理工程師驗收，確認合格后方可進行。

嚴格控制施工原材料、混凝土配合比的質量，不經試驗、未經監理工程師批準不得使用。

鋼筋及工字鋼的規格、種類、型號等均應符合施工圖紙規定，在加工廠完成制作，編號掛牌，并作有序堆放與運輸。

噴混凝土施工前，先對洞壁周邊進行檢查清理，確保洞壁無欠挖現象，巖壁的松動巖石、破碎帶清除干凈，確保巖壁質量符合設計要求。

混凝土配料時，計量要準確，有專人負責監督實施，并對噴混凝土進行大板取樣試驗，確保混凝土配料質量，不合格的混凝土嚴禁入倉。

5 安全保證措施

支洞進入主洞前，初期支護必須緊跟開挖掌子面，防止盲目進入主洞造成塌方。

加強監控量測，嚴格按照量測方法進行數據采集、匯總及分析工作，發現變形及時采取變被動為主動的施工措施，消除安全隱患。

加強員工安全教育，增強安全意識，嚴格按各項安全操作規程、安全技術交底進行施工，避免在施工過程中出現違章操作、違章指揮現象，把一切安全隱患消除在萌芽狀態。

嚴格火工品的管理制度，爆破作業時，在安全距離以外必須有專人進行防護；進出洞車輛做好限速標志，保證洞內作業人員及行車安全。

支洞喇叭口處跨度較大，開挖時必須采取“短進尺、弱爆破、早支護、勤量測”的施工措施，避免發生塌方現象，保證施工安全。

在進行交叉口施工之前，項目部對現場的應急物資儲備情況進行檢查，在應急物資儲備不滿足塌方、涌水、變形等突發事件的處理需求時，不得進行交叉口開挖。

加強洞內通風，隨時保持通風管的平順，確保掌子面風速不低于0.5m/s。

加強洞內有毒有害氣體的監控量測，發現問題及時撤出人員，以免造成人員傷害。

做好排水系統，當出現涌水等水量較大的突發事件時，能夠及時排水。

項目部加強巡視，發現不按照方案進行施工時，立即進行制止，嚴格按方案進行施工。

6 結語

沈家支洞與主洞連接段長度共26m，開挖分19塊施工，施工過程中嚴格采取“短進尺、弱爆破”并適時支護的方式進行施工，取得了成功。

交叉口是連接支洞與主洞的咽喉，必須高度重視不良地質條件下的隧洞交叉口施工。要從思想上高度重視，不斷優化施工方案以及特殊情況下的備用方案，嚴格論證其可行性，經批復以后再行施工；及時進行圍巖判定工作，根據圍巖類別采取適宜的開挖支護方式；精心組織，嚴格按照方案實施是確保施工安全順利進行的關鍵。

參考文獻

[1]孫立福.不良地質條件下隧洞交叉口初期支護的施工技術[J].鐵道建筑，2009（10）：43-45.

作者簡介：陳成鋒（1983-），男，河南濟源人，大學學歷，工程師，項目總工，主要從事水利水電工程施工管理工作；王濤（1991-），男，河北唐山人，大學學歷，助理工程師，主要從事水利水電工程施工管理工作。