豎井改斜井在郭店隧洞4#支洞設計中的應用

朱厚斌

(臨汾市水利勘測設計院，山西 臨汾 041000)

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豎井改斜井在郭店隧洞4#支洞設計中的應用

朱厚斌

(臨汾市水利勘測設計院，山西 臨汾 041000)

引沁入汾浮山供水工程郭店隧洞4#支洞如按原設計進行施工，存在開挖時提升設備能力有限、運輸工效低、不易通風排水、出渣困難等制約因素，施工工期達不到建設工期要求，為此決定將4#豎井支洞變更為斜井支洞。基于此，文章對原設計情況和豎井改斜井方案設計進行了比較，并從斷面設計、一般支護設計、特殊地段支護設計、洞臉開挖及噴護等角度對豎井改斜井方案進行了探討。

豎井改斜井；隧洞支洞；設計

1 工程概況

引沁入汾浮山供水工程在草峪嶺隧洞出口取水，主要由進出口聯合建筑物和供水建筑物組成，總長20.231km，其中總干渠18.531km，浮山干渠1.7km。總干渠工程起點位于引沁入汾草峪嶺隧洞出口(樁號0+000，高程851.82m)，并設浮山方向分水閘及舊縣河方向節制閘的聯合建筑物，后經交口河暗渠、郭店隧洞、唐閣河渡槽、李家堡隧洞、崔村河渡槽、羅圈凹隧洞，至羅圈凹隧洞出口。

2 豎井改斜井設計方案的應用

2.1 原設計情況

郭店隧洞長12.968km，經多次現場查勘結合施工需要，共設7條支洞，其中1#、6#、7#支洞為斜井，1#、6#斜井支洞為檢修支洞，2#、3#、4#、5#支洞為豎井。

2014年9月，山西省發改委以晉發改設計發[2014]1360號文批復，基本同意施工組織設計，施工工期3a，取消2#、7#支洞。根據批復內容，樁號8+907處為4#豎井支洞，4#豎井支洞為臨時施工支洞，斷面采用圓形，直徑為4m，洞深87m，豎井與隧洞側面單聯正交聯接，井底與洞底平齊，中間通道將豎井支洞與主洞相連，通道斷面同主隧洞。豎井平洞段與主洞連接處采用0.5m厚C25鋼筋混凝土封堵，豎井內采用石渣回填，井口采用0.3m厚預制C25鋼筋混凝土蓋板封堵。

2.2 豎井改斜井方案設計

根據現場地形條件結合主洞出渣、進料等施工條件，經與業主、監理、施工單位協商決定，將4#豎井支洞變更為斜井支洞，與主洞相交樁號為8+822.7，支洞長456.94m，其中0+000-0+032.1段縱坡為0，0+000-0+012.5段與主洞垂直正交，在樁號0+012.5處右轉90°，0+032.1-0+451.94段縱坡為1∶6.664，在樁號0+155.8處左轉19°52′24″，0+451.94-0+456.94為明洞段，縱坡為0。隧洞圍巖類別分段長度為：0+000-0+402為Ⅳ類圍巖，長402m，0+402-0+451.94為Ⅴ類圍巖，長49.94m。

2.2.1 斷面設計

根據《山西省大水網工程無壓輸水隧洞標準化設計導則》(SXSL101-2012)，結合工程實際，巖洞采用城門洞型，洞寬2.8m，高3.336m。考慮到變更的斜井支洞為臨時施工支洞，施工期較短，另隧洞斷面較小，根據《水利水電工程錨噴支護技術規范》(SL377-2007)中的相關規定，決定采用錨噴支護做為隧洞永久支護[1]。

2.2.2 一般支護設計

隧洞按洞身圍巖類別分段長度見表1。

表1 隧洞洞身圍巖類別分段長度表

根據《水利水電工程錨噴支護技術規范》(SL377-2007)中有關支護參數建議表，采用支護參數見表2。

表2 噴錨支護設計參數表

注：錨桿采用HRB335級鋼筋，鋼筋網采用HPB235級鋼筋。

為便于施工期交通，在Ⅳ、Ⅴ類圍巖隧洞底部澆筑150mm厚C20混凝土底板。

2.2.3 特殊地段支護設計

當隧洞遇斷層破碎帶、淺埋破碎帶、X節理發育帶等穩定性極差的特殊地段時，Ⅳ、Ⅴ類圍巖隧洞依次選用以下支護措施。

鋼支撐：鋼支撐采用I14工字鋼制作，排距為1m，施工時根據圍巖條件進行調整，拱架之間采用φ20鋼筋進行連接，鎖角錨桿結合鋼拱架布設，拱架底部設腳底焊接鋼板，鋼板型號10mm×160mm×160mm。

超前錨桿：采用水泥砂漿錨桿，向外傾角10°，鋼筋直徑φ25，長3m，循環搭接長度0.5m，掌子面外露0.5m，與下部橫向架設的型鋼拱架焊接。超前錨桿布置在頂拱部位，間距采用0.4m。超前錨桿的有效長度為2m。

2.2.4 洞臉開挖及噴護

4#斜井支洞洞臉為巖質邊坡，兩側邊坡開挖坡度為1∶0.5，沿洞軸線方向向后開挖，洞身處為1∶0.3，洞頂以上為1∶0.5。施工中可根據實際情況在邊坡頂部設截水溝(排水溝)，排水至溝底，截、排水溝尺寸為0.25m×0.25m。開挖完畢后須及時進行噴射C20混凝土支護，噴護采用砂漿錨桿掛網噴護，噴護參數為：C20混凝土噴護厚度為12cm，砂漿錨桿長2m，外露0.1m，間距1.5m×1.5m梅花布置，錨桿采用φ25鋼筋制作，鋼筋網采用φ8@0.2m×0.2m[2]。

2.3 豎井改斜井方案的經濟性分析

依據《山西省水利水電工程設計概(估)算編制規定》和晉水規計[2009]891號文發布的“關于對《山西省水利水電工程設計概(估)算編制規定》補充調整的通知”及工程基礎單價進行概算，對豎井改斜井方案的經濟性分析如表3。

表3 設計方案改變后經濟性分析

注：1.上平段與下平段開挖單價是7267.22元/m，襯砌單價為5824.63元/m，則產值變幅=隧洞長度變幅×7267.22+隧洞長度變幅×5824.63，隧洞開挖過程中開挖單位成本為150元/m3，襯砌單位成本為650元/m3，則實際產值變幅=隧洞長度變幅×7267.22+隧洞長度變幅×開挖面積變幅×150+隧洞長度變幅×5824.63+隧洞長度變幅×襯砌面積變幅×650。

2.上彎段與下彎段按照斜井單價計算其各自單價，本工程斜井開挖單價是12309.5元/m，襯砌單價16006.71元/m，則產值變幅=隧洞長度變幅×12309.5+隧洞長度變幅×16006.71，上彎段與下彎段變動的開挖成本為250元/m3，襯砌成本1050元/m3，豎井變動的開挖成本250元/m3，襯砌成本1500元/m3，則上彎段與下彎段實際產值變幅=隧洞長度變幅×12309.5+隧洞長度變幅×開挖面積變幅×250+隧洞長度變幅×16006.71+隧洞長度變幅×襯砌面積變幅×1050；豎井實際產值變幅=隧洞長度變幅×12309.5-67.49×開挖面積變幅×250+隧洞長度變幅×16006.71-67.49×襯砌面積變幅×1500。

3.隨著隧洞長度的增大，所需回填灌漿工程量隨之增大，本工程需增加灌漿孔40個，灌漿孔造價為5675.77元/個。

3 結 論

與豎井相比，水利工程隧洞施工采用斜井更有助于節省工程投資，文章對郭店隧洞支護工程豎井改斜井中的小傾角、長斜井等施工技術難點進行了詳細探討，成功實現了豎井改斜井的設計與操作，實現了隧洞支護工程施工難度的降低，并消除了豎井施工中可能遇到的導井堵塞等施工隱患問題，提高了機械化操作程度，大大降低了開挖、襯砌及灌漿回灌等施工環節的成本，增加了實際產值。

[1]李海原.胡魯水電站引水發電隧洞斜井改豎井方案探討[J].四川水力發電，2013(12)：101-104.

[2]吳華.達岱水電站引水隧洞調壓井與豎井開挖支護施工技術[J].中國房地產業，2016(19)：162.

1007-7596(2017)05-0156-02

2017-04-16

朱厚斌(1972- )，男，江蘇濱海人，工程師。

U453.4

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