某引調水工程引水隧洞施工方案分析

趙 爽

(安徽三洲水利建設有限公司，安徽 宿州 234000)

1 引言

引調水工程建設可以改善水資源時空分布差異較大的問題，使得水資源較為匱乏區域得以獲取水資源豐富區域的水資源，以改善用水短缺問題[1-2]。在引調水工程修建過程中，通常遇到需要修建引水隧洞的情況。通過引水隧洞的修建，可縮短輸送水距離，有利于減少水資源的浪費，提高水資源利用效率[3-6]。但是，引水隧洞距離長，地質條件往往較為復雜，因此，提前制定施工方案，抓住施工要點是十分必要的[7-8]。結合具體引調水工程引水隧洞工程實例，對其隧洞施工方案進行分析。

2 工程概況

某引調水工程輸水線路總長約為18.081 km，設計輸水量為12 m3/s。隧洞全長4953.485 m，隧洞開挖斷面均為平底圓形，開挖洞徑4.7 m，開挖底寬3.5 m，襯后洞徑3.9 m。由于部分區域巖土體較為破碎，為了減少地下水對工程施工的影響，需采取帷幕灌漿方式加以處理。隧洞前段約1.4 km埋深多在60 m～100 m，隧洞進口段和出口段埋深較小，分別為15 m～30 m和45 m。中段穿越仙臺山主峰埋深較大，長約2.3 km的洞段埋深均大于200 m，最大埋深約430 m，隧洞后段長約1.3 km埋深多在75 m～105 m，其中過青陽水庫下游沖溝埋深最小，約50 m，出口段從高速公路路基填土以下穿越高速路。

3 施工難點分析

由于引調水工程輸水線路較長，部分區域巖土體較為破碎，中段穿越仙臺山主峰埋深較大，出口段從高速公路路基填土以下穿越高速路，地質條件往往較為復雜，施工難度較大。為了保證隧洞工程施工質量和施工過程中的安全性，需要著重注意施工測量、爆破施工以及噴錨支護等重點工程。

4 施工方案對策

4.1 施工測量控制

施工測量中心樁及水準基點宜按照20 m～50 m間隔布設，鉆孔前需按照設計圖紙精準放樣。施工導線是為了滿足隧洞開挖施工中心線的放樣需求而設置的導線，間隔20 m～50 m設置一處固定樁；復合導線是為了檢查隧洞方向的準確性，需與施工導線閉合測量，邊長在50 m～300 m為宜。

為了保證測量工作的順利實施，應選取有豐富經驗的工程師完成隧洞測量工作。測量應盡量選擇無風、無煙塵、視線通透的條件下進行，測量進度需滿足相關規范要求。

隧洞貫通后，組織多個測量人員進行測量，若有誤差，需及時聯系相關人員協商解決。

4.2 鉆爆施工

為了保證施工進度，結合工程經驗采取爆破法開挖。施工過程中，關鍵施工工藝為光面爆破。采用該方法旨在減少對圍巖的擾動，保證引水隧洞的安全，以滿足工期、質量要求。

(1)鉆爆設計

Ⅱ、Ⅲ類圍巖采用全斷面光面爆破法開挖，Ⅳ～Ⅴ類圍巖采用“短進尺、弱爆破，全斷面開挖”的方法。炸藥選取主要結合巖土強度參數、水文、地質條件特征確定。在地下水較為豐富的區域采取乳化炸藥，其他區域采取2號巖石硝銨炸藥。Ⅱ、Ⅲ類圍巖爆破孔孔深2.0 m～2.3 m，Ⅳ～Ⅴ類圍巖爆破孔孔深1.7 m。

(2)爆破作業

① 鉆孔

鉆孔的位置、數量以及其他相關參數要求需要嚴格按照設計要求進行測量、施工。周邊眼、掏槽眼等重要的位置未經許可不得隨意改變其位置、間距和數量。爆破鉆孔施工時，孔位偏差需控制在5 cm之內，方向偏差不應超過3°。同一類型的炮眼深度需滿足設計要求，清孔需要徹底，不得有積水、殘渣等雜物殘留，清孔驗收合格后方可進行下一步操作。

② 裝藥爆破

成立專門的爆破小組，按要求裝藥，且嚴格控制藥量、裝藥結構等影響爆破效果的參數。掏槽眼和輔助眼應連續裝藥，周邊眼可采取間隔裝藥方法，裝藥完成后，用炮泥封堵炮眼，封堵長度應大于最小抵抗線。

4.3 帷幕灌漿施工

為方便灌漿施工，本工程帷幕灌漿擬采用自制可移動簡易鉆灌平臺進行，隨施工進程遷移。簡易鉆灌平臺由Φ40 mm鋼管制成，下設四個可推動的滾軸，工作層可根據布孔高度不同設置2～3層，層高約1.8 m。要求簡易鉆灌平臺應穩固可靠，適用方便。

引水隧洞主要穿越基巖段，宜采用從上而下分段灌漿的方式進行帷幕灌漿施工。根據設計方案，灌漿壓力采用6.5 MPa，第一段灌漿采用孔口阻塞法，其他段采用孔內循環灌漿法。

灌漿漿液的濃度對灌漿質量有較大的影響。灌漿開端水灰比可采用5∶1。之后逐漸采用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1等水灰比漿液。除第一段帷幕灌漿施工外，其它段需要在短時間內達到設計壓力值，當無法快速達到壓力時，需及時查明原因并采取相關措施。當灌漿壓力不變，注入率不斷減少或者注入率不變，注漿壓力不斷增大時，則不可改變漿液水灰比。當某一級漿液注入量超過300 L或者時間超過1 h的情況下，灌漿壓力和注入率幾乎無變化時，則需要提高漿液濃度，采用濃度更大的漿液。在施工過程中，壓力、注入率突然出現較為明顯的變化時，則需要查明原因，及時處理。

4.4 不良地質地段施工

為了保證隧洞施工穩定性，在不良地質段需采取先防護后開挖、加強支護和監測等手段，以保證施工的安全。

a.先防護后施工

由于水對隧洞開挖穩定性影響較大，需首先做好坡面排水系統，減少洞口、洞頂明挖長度，施工過程中需加強洞口坡積層的防護措施。

b.穩扎穩打

在不良地質段隧洞掘進時，不應盲目求快，需保證隧洞安全，采取短臺階法施工，保證隧洞不塌方。

c.綜合支護

針對斷層、破碎帶區域需做好超前地質預報，采用錨桿、網噴等多種措施加強支護。

d.加強圍巖的監控量測

施工過程中加強變形、應力等觀測，實時反饋信息，做好動態施工。

4.5 安全支護措施施工

考慮到隧洞工程地質情況，采取以下2種類型錨噴支護：素噴混凝土、掛網噴射混凝土；錨桿采用長為2.0 m的Φ22鋼筋。

(1)施工方法

采用錨噴支護可充分利用圍巖的自穩能力，錨桿孔需根據設計要求進行成孔作業，注漿砂漿應能滿足設計強度要求。

(2)工藝流程

邊墻錨桿、頂拱錨桿施工工序見圖1。

(a)邊墻錨桿

(b)頂拱錨桿

(3)施工質量要求

工程施工質量對噴錨支護質量有較大的影響，除施工工藝外，材料質量也對最終的質量有較大影響。

1)錨桿長度應超過孔深6 cm～10 cm，錨桿長度誤差不應超過±1 cm。錨桿使用時，需保證無油污、鐵銹等雜質，錨桿應平直無破損。

2)錨桿孔深誤差不應超過±1 cm；孔位偏差不超過±10 cm。

3)水泥砂子宜選用中細砂，粒徑不超過2.5 mm。

4)水泥砂漿強度應滿足設計要求，不可采用對錨桿有腐蝕性的外加劑。

5 結論

引調水工程引水隧洞施工距離長，地質條件復雜，施工難度大。為了保證隧洞工程施工質量和施工過程中的安全性，需要著重注意施工測量、爆破施工以及噴錨支護等重點工程。測量工程需貫穿施工全過程，爆破施工需關注爆破孔施工及裝藥量等內容，噴錨支護需嚴格按照施工方案和施工工序進行。在隧洞施工中需加強安全、質量管理、監督工作以保證最終的施工質量。