引水隧洞主洞開挖施工淺析

孫根江

（中國(guó)安能集團(tuán)第三工程局武漢分公司 湖北武漢 430000）

0 前言

硬梁包水電站位于四川省甘孜藏族自治州瀘定縣冷磧鎮(zhèn)境內(nèi)的大渡河干流上。硬梁包水電站工程規(guī)模為二等大（2）型，電站4 臺(tái)機(jī)組總裝機(jī)容量108 萬kW，采用混凝土閘和面板堆石壩+左岸引水系統(tǒng)+地下廠房的樞紐總布置方案。引水系統(tǒng)建筑物包括引水隧洞、調(diào)壓室、壓力管道等。

引水隧洞為兩條平行布置的隧洞，引水隧洞在平面布置上共設(shè)置5個(gè)轉(zhuǎn)彎點(diǎn)，轉(zhuǎn)彎半徑200m 或80m，1#、2# 引水隧洞兩洞中心間距為60.0m，內(nèi)徑為13.1m，進(jìn)水口底高程1215.00m，末端調(diào)壓室處隧洞底高程1198.00m，縱坡分別為i1=0.001192、i2=0.001183，洞長(zhǎng)分別為14316.909m、14420.679m。本文探討起止樁號(hào)0+050～3+995，樁號(hào)范圍設(shè)置有1#施工支洞、2#施工支洞作為施工期交通通道，工程施工完畢后，2條施工支洞均要求進(jìn)行封堵。

1 引水隧洞開挖總體程序

從施工支洞與主洞交叉口位置分別朝上、下游方向進(jìn)行施工，兩條施工支洞連接8 個(gè)工作面平行施工。各層按分序循環(huán)作業(yè)，其中上層兩側(cè)擴(kuò)挖滯后導(dǎo)洞10m 跟進(jìn)施工，下層開挖在上層貫通后進(jìn)行，下層全斷面開挖。出渣采用3m3側(cè)卸式裝載機(jī)裝渣，20t 自卸車按照有用料和無用料分別運(yùn)至監(jiān)理工程師指定渣場(chǎng)。

下層施工支洞施工總體程序：下層施工支洞采用全斷面法進(jìn)行開挖，出渣采用3m3側(cè)卸式裝載機(jī)裝渣，20t 自卸車運(yùn)至指定渣場(chǎng)。

2 施工分層、分序

將引水洞主洞分為上、下兩層依次開挖，結(jié)合上層施工支洞進(jìn)洞高程，確定主洞上層開挖高度為8.0m，下層開挖高度為6.1～7.4m。上層開挖主要分為①、②序進(jìn)行，①序?yàn)樯蠈?m×8m（寬×高）導(dǎo)洞開挖，②序?yàn)樯蠈觾蓚?cè)擴(kuò)挖。下層采用全斷面進(jìn)行開挖支護(hù)，具體見圖1。

圖1 引水隧洞上層開挖分序

Ⅳ、Ⅴ類圍巖根據(jù)地質(zhì)預(yù)測(cè)的結(jié)果選擇左右半洞法或者導(dǎo)洞先行，或者雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。

3 引水隧洞上層開挖施工

引水隧洞上層主要是采用中導(dǎo)洞和兩側(cè)保護(hù)層前后錯(cuò)距10m 開挖方式，先進(jìn)行中導(dǎo)洞開挖，尺寸為8m×8m（寬×高），Ⅲ～Ⅴ類斷面面積依次為60.81～61.10m2，兩側(cè)保護(hù)跟進(jìn)開挖，斷面面積25.3m2。

為了減輕水平應(yīng)力對(duì)邊墻穩(wěn)定性的影響，Ⅳ、Ⅴ類圍巖在開挖過程中如遇斷層、不利結(jié)構(gòu)面及軟弱巖層時(shí)采取臨時(shí)支護(hù)措施加強(qiáng)支護(hù)（如工字鋼支撐、大管棚、超前錨桿、超前注漿小導(dǎo)管用），并選擇采用左右半洞法或者雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行施工。同時(shí)在靠近掌子面1～2m 范圍內(nèi)安設(shè)φ800mm 鋼管、壁厚10mm 作為逃生管，懸掛逃生通道指示標(biāo)志，長(zhǎng)度根據(jù)圍巖自穩(wěn)情況確定，初步設(shè)定為15m，鋼管在隧道內(nèi)塌方時(shí)可作為被困人員的逃生通道，同時(shí)通道附近配備醒目的工具箱，箱內(nèi)存放應(yīng)急電筒、錘子、鋼釬等應(yīng)急工具。

上層開挖采用鉆爆臺(tái)車配合手風(fēng)鉆鉆孔，非電毫秒雷管微差爆破，周邊光面爆破。Ⅲ類圍巖每循環(huán)開挖進(jìn)尺控制在3.5m；Ⅳ類圍巖每循環(huán)開挖進(jìn)尺控制在2.0m；Ⅴ類圍巖每循環(huán)開挖進(jìn)尺控制在1.0m。

開挖渣料采用3m3裝載機(jī)裝20t 自卸汽車運(yùn)至監(jiān)理工程師指定渣場(chǎng)，反鏟清撬及危石清理工作面。

引水隧洞上層開挖采用中導(dǎo)洞和左右側(cè)保護(hù)層錯(cuò)距10m 開挖施工，具體施工工序如下：測(cè)量放線、布孔→鉆爆→通風(fēng)散煙→出渣→（臨時(shí)安全支護(hù)）→延伸風(fēng)水電線路→轉(zhuǎn)入下一循環(huán)。

4 引水隧洞下層開挖施工

引水隧洞下層主要是采用全斷面開挖，下層開挖周邊沿開挖結(jié)構(gòu)線布置的兩排水平光爆孔采用手風(fēng)鉆進(jìn)行造孔，主爆孔采用T35 履帶鉆機(jī)造垂直孔，非電毫秒雷管微差爆破，每循環(huán)開挖進(jìn)尺控制在3m。開挖渣料采用3m3裝載機(jī)裝20t 自卸汽車運(yùn)至監(jiān)理工程師指定渣場(chǎng)，反鏟清撬及危石清理工作面。

引水隧洞下層，具體施工工序如下：工作面清理→測(cè)量放線→造孔施工→鉆孔驗(yàn)收→裝藥爆破聯(lián)網(wǎng)→通風(fēng)散煙→安全處理→出渣清底→延伸風(fēng)水電線路→下一循環(huán)爆破施工。

周邊設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)面采用光面爆破孔間排距0.5m×0.6m，緩沖孔間排距為0.7m×0.8m，主爆孔間排距為2.0m×2.0m，分段毫秒非電雷管微差起爆網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行爆破。

緩沖孔及底板光爆采用手風(fēng)鉆造孔，孔徑φ42，孔深3.2m，主爆孔采用T35 液壓履帶鉆機(jī)造垂直孔，鉆孔孔徑φ90；炸藥為乳化炸藥，主爆孔采用φ32mm 藥卷，緩沖孔及底板光爆孔采用φ25mm 藥卷，爆破循環(huán)進(jìn)尺3.0m，爆破單耗0.8kg/m3，單響藥量小于24kg；采用非電毫秒延期爆破網(wǎng)絡(luò)，光爆孔采用導(dǎo)爆索引爆。

5 結(jié)語

引水隧洞主洞開挖方案有多種，在施工過程中可以以進(jìn)度、成本、質(zhì)量、施工難度等方面為依據(jù)，選擇最合適的施工工藝。