無額外支洞布置條件下大斷面洞室開挖施工方案

葉雷震 房敦敏

(1.杭州市農村水利管理總站， 浙江 杭州 310016；2.華東勘測設計研究院有限公司， 浙江 杭州 310014)

無額外支洞布置條件下大斷面洞室開挖施工方案

葉雷震1房敦敏2

(1.杭州市農村水利管理總站， 浙江 杭州 310016；2.華東勘測設計研究院有限公司， 浙江 杭州 310014)

千島湖配水工程分水江左右岸地下檢修閥室斷面為窄高的城門洞形，且縱向長度較短，沒有條件布置額外的施工支洞分層開挖。本文介紹的開挖施工方案，有效解決了現場問題，安全、高質量地完成了檢修閥室的開挖支護，節約了直線工期。

地下檢修閥室； 導洞； 分層開挖

1 工程概況

千島湖配水工程輸水隧洞采用穿江隧洞的型式穿越分水江，管線與分水江流向基本垂直布置，沿線穿過分水江右岸塘包山、桐鄭公路、分水江、S208省道，在左岸穿過尖山。分水江跨江段工程線路從上游至下游主要建筑物包括右岸檢修閥室段、DN5000隧洞鋼襯段和左岸檢修閥室段。其中左右岸檢修閥室布置在分水江兩岸雄厚山體內。

分水江1號地下檢修閥室位于分水江1號支洞與輸水主洞連接段處，檢修閥室為城門洞形，高度19.55m，寬度12.5m，長度20.15m，洞室底部高程1.50m，頂部高程21.25m(較分水江1號支洞頂部高11.7m)?？v剖面布置見圖1。

圖1 分水江1號地下檢修閥室縱剖面 (單位：m)

分水江2號地下檢修閥室位于分水江2號支洞與輸水主洞連接段處，布置型式同分水江1號地下檢修閥室類似。

從橫斷面尺寸看，地下檢修閥室為高19.55m、寬12.5m的窄高城門洞形斷面，且縱向長度僅為20.15m，在施工時存在以下難點：?受結構布置條件限制，閥室施工無法再布置額外的施工支洞自頂部開始逐層下挖；?檢修閥室橫斷面尺寸較大，高且寬，但縱向長度較短，采用直接自支洞底部起坡、導洞開挖至頂部逐層下挖機械出渣的方案難度極大；?采用從底部向上層開挖的常規施工方案安全風險大，進度慢。鑒于以上特點，檢修閥室施工需打破常規，采取提前起坡、導洞先行、人工出渣、逐層下挖的方案。

2 總體施工方案

檢修閥室采用人工鉆爆法開挖，因其頂部高程高于支洞頂部高程11.70m，故在開挖過程中采取“提前起坡、導洞先行、一坡到頂、分層分塊、人工出渣、及時支護”的施工方案。

開挖采用人工鉆爆法，先進行導洞開挖，再交替進行兩側邊墻開挖；開挖時對原施工臺架進行改造，部分洞段開挖時進行墊渣并搭設排架，爆破前拆除排架。

由于導洞坡度較大(55.76%)，出渣時先人工將上層石渣清理至導洞，再由挖掘機將石渣集中至施工支洞平坡段，最后由裝載機裝車，自卸車出渣。

地下閥室系統支護主要型式有普通中空注漿錨桿、自進式中空注漿錨桿、掛鋼筋網、噴射混凝土。在導洞施工過程中，因開挖未到位，為保障施工安全，需采取必要的臨時支護，臨時支護主要型式有普通砂漿錨桿、噴射混凝土。

3 實施方案

3.1 施工順序

分水江1號地下閥室共分為6步開挖、支護，施工順序為準備工作(支洞開挖支護)→導洞開挖支護→閥室起拱線及導洞以上部位開挖支護→閥室導洞兩側第二層、第三層開挖支護→拱架至閥室之間導洞擴挖、落底并支護(支洞上斷面)→閥室第四層開挖支護。

3.2 準備工作(支洞開挖)

在支洞內開始準備工作，自轉彎段結束后即開挖支洞上斷面(9.1m×5m)至導洞開始位置，開挖石渣填至后部20m范圍內作為交通通道。

上斷面開挖結束后，在導洞開挖前安設5榀I20a鋼拱架作為鎖口拱架，并在最后1榀拱架頂部施做鎖口錨桿(φ25mm，L=4.5m砂漿錨桿)，錨桿角度較導洞爬坡角度大15°，支洞開挖支護如圖2所示。

圖2 支洞開挖支護 (單位：m)

3.3 導洞開挖

導洞斷面尺寸為5m×5m，坡度為55.76%，每循環開挖搭設排架鉆孔，向上開挖直至地下閥室頂部。

在開挖導洞過程中，為保障安全，采取必要的臨時支護(φ25，L=2.5m隨機錨固劑錨桿、噴隨機C25混凝土)，后期擴挖時破除，見圖3、圖4。

圖3 導洞開挖流程 (單位：m)

圖4 導洞開挖三維效果 (單位：m)

3.4 閥室起拱線以上及導洞以上部位開挖

利用開挖到位的中導洞，對閥室起拱線以上及導洞以上部位由內至外、左右兩幅交替進行分部開挖。每一幅開挖到位后立即在閥室頂拱進行系統支護，支護完成后才能進行下一步開挖。如此循環，直至閥室起拱線以上及導洞頂部開挖、支護全部完成，見圖5、圖6、圖7。

圖5 閥室起拱線以上及導洞以上部位開挖施工流程(沿導洞剖切) (單位：m)

圖6 閥室起拱線以上及導洞以上部位開挖施工流程(沿邊墻剖切) (單位：m)

圖7 閥室起拱線以上及導洞以上部位開挖施工流程(正視圖) (單位：m)

3.5 閥室導洞兩側第二層、第三層開挖支護

地下閥室起拱線以上及導洞以上部位開挖支護結束后開始地下閥室邊墻落底，按照由外至內，兩側邊墻交替、分層開挖支護的原則進行。開挖支護流程如圖8、 圖9所示。

圖8 閥室導洞兩側第二層、第三層開挖支護流程(沿導洞剖切) (單位：m)

圖9 閥室導洞兩側第二層、第三層開挖支護流程(正視圖) (單位：m)

3.6 拱架至地下閥室之間導洞擴挖、落底至支洞下斷面頂部(一次完成)

為進行地下閥室最后一層及支洞落底安全施工，首先進行支洞內拱架至地下閥室之間導洞擴挖、落底并及時支護，開挖支護流程見圖10。

圖10 拱架至閥室之間導洞擴挖、落底開挖支護流程 (單位：m)

3.7 閥室第四層開挖

自支洞向閥室方向進行開挖并及時支護，至拱架位置時將鋼拱架連接至支洞底部。至此閥室開挖支護完成，開挖支護流程見圖11、圖12。

圖11 拱架至閥室之間導洞擴挖、落底開挖支護流程 (單位：m)

圖12 檢修閥室開挖支護完成 (單位：m)

4 施工計劃安排

分水江1號地下檢修閥室施工計劃見右表。

施工計劃表

5 質量與安全要求

5.1 安全要求

a.施工前對施工人員做好安全教育及技術交底。

b.開挖采用短進尺、弱爆破的方式，分層、分塊開挖，最大限度減少對圍巖的擾動，開挖后立即進行系統及臨時支護。

c.施工前首先進行排險工作，排險由上往下進行，首先進行機械排險，然后進行人工排險，人工排險時利用撬棍清理頂拱懸掛危石，頂拱危石排除完畢后進行邊墻部位危石清理。排險完畢，由安全員驗收后方可進行施工。

d.導洞及閥室起拱線以上部位開挖過程中，在導洞底部加工檔石排架，防止頂部滑塌滾石傷人。

e.嚴格按照制定的開挖、支護流程進行施工，保證施工人員一直位于安全區域，嚴禁冒進。

f.嚴格按照相關技術標準及要求進行錨噴支護施工，做到支護一區，安全一區。

g.錨桿作業中，要密切注意觀察圍巖或噴射混凝土的剝落、坍塌。清理浮石要徹底，施工中，要及早發現危險征兆，及時處理。

h.噴射混凝土時應注意以下幾點：?噴射前要檢查作業地段的圍巖，并清理浮石、危石等；?噴射機要安放在圍巖穩定區域，同時噴射作業地段應加強照明和通風；?噴射時嚴格掌握好風壓、水壓，加強綜合防塵措施；?風嘴不準對人，以免射傷人。

5.2 質量要求

a.測量人員及時進行測量放樣與斷面檢測，為施工質量提供技術保障。隧道開挖測量放樣由測量工程師負責，使用全站儀定點，水準儀控制標高，鋼尺、鋼釘及紅油漆畫出開挖輪廓線，以保證開挖邊線準確。

b.增強質量意識，嚴格按照設計圖紙、制定方案及相關規范、質量標準進行施工，保證一次性驗收通過。

6 結 語

分水江1號地下檢修閥室的施工屬該標段關鍵線路，采用“提前起坡、導洞先行、一坡到頂、分層分塊、人工出渣、及時支護”的施工方案，安全、快速完成了檢修閥室開挖支護，節約了直線工期，可以為其他類似工程提供借鑒。

Construction plan of large cross section cavern excavation under the condition without additional branch hole layout

YE Leizhen1, FANG Dunmin2

(1.HangzhouRuralWaterConservancyManagementStation,Hangzhou310016,China; 2.HuadongEngineeringCorporationLimited,Hangzhou310014,China)

The underground service valve chest cross section on the left and right bank of Fenshui River in Qiandaohu Water Distribution Project is narrow and high city-gate rorm.Its longitudinal length is shorter.There are no conditions to arrange additional construction branch holes for stratified excavation.The construction excavation plan introduced in the paper can effectively solve the problems in the site.Excavation support of service valve chests can be finished safely with high quality, thereby saving straight line construction duration.

underground service valve chest; pilot tunnel; stratified excavation

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2017.05.003

TV554

B

1005-4774(2017)05-0008-04