“新奧法”施工技術在那文隧洞工程的應用

陳敏柏

一、工程概況

那文隧洞長5207.14m，施工支洞長833.90m，采用城門洞型，成洞斷面尺寸3m×3m。洞身大部分為Ⅲ、Ⅳ～Ⅴ類圍巖，圍巖自穩(wěn)能力差、變形破壞嚴重，根據(jù)地質情況隧洞施工運用“新奧法”技術，采取了全斷面掘進開挖、超前錨桿打入、安裝鋼拱架、噴錨支護和混凝土模筑襯砌的方法。

二、施工布置

那文隧洞工程洞線長，生產(chǎn)及輔助設施中交通運輸、生活按功能需要分散布置，現(xiàn)場按照主洞、2個支洞的施工工作面的位置不同分為3 個區(qū)域，以“大型集中、小型分散”的方式作為布置原則，將鋼筋加工車間、混凝土拌和系統(tǒng)等施工生產(chǎn)設施集中布置在主洞及支洞附近可利用的平臺區(qū)域，輔助設施以有利于施工需要的統(tǒng)籌布置。

（一）混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)

混凝土拌和系統(tǒng)分別由主洞、2 個支洞外出口平臺上，拌合混凝土由2.0m3混凝土罐車運至倉面。

（二）輔助施工工程

系統(tǒng)電采用大廣壩庫區(qū)10kV 線路分別在進口、1#支洞，2#支洞處接下火線，現(xiàn)場備用電源以4 臺150kW 柴油發(fā)電機配備，主要用電還是電站變壓器系統(tǒng)用電。洞內使用低壓防水、防爆燈泡照明的36V 安全電壓，混凝土拌合站采用2kW 管型氙燈照明、光控高壓汞燈布置在停車場及道路周邊。

1.排水

高揚程60m3/h 的離心水泵隨時排除隧洞（支洞）洞口集水坑的水，用2.2kW 潛水泵多級向洞口翻水，保證工作面正常施工。

2.供風及排煙

支洞可以排出絕大部分主洞煙塵，較長隧洞通風排煙是洞內安全施工的關鍵。隧洞的通風排煙：向上下游洞方向1750m、1#支洞和2#支洞的中間主洞1700m，均按壓入式軸流變速通風機布置（功率2×22kW）；功率10kW 吸出式軸流變速風機布置再主支洞叉口部位改善通風效果，吸出式風筒采用Ф800mm 膠質軟風筒布置在隧洞一側，離地1.0m左右。有力的通風防塵措施，保證了作業(yè)現(xiàn)場空氣清新和洞內施工人員安全。通風防塵、照明及管線系統(tǒng)布置見圖1。

圖1 隧洞管線系統(tǒng)布置圖

三、施工方法

（一）方法選擇

本工程隧洞結構斷面尺寸較?。ú怀^9m2），按全斷面開挖鉆爆法并一次性爆破成型且成型洞壁光滑，能減少超欠挖的光面爆破。 開挖進尺控制1.5m 然后噴錨支護的循環(huán)方式，再進行混凝土襯砌和灌漿處理，即“新奧法”施工技術。

（二）隧洞施工

那文隧洞工程主要施工內容為渠道土石方開挖、隧洞開挖、噴錨支護、隧洞襯砌，取水塔建筑物安排與隧洞進口襯砌進行穿插施工。主洞開挖前做好出渣斜坡道硬化及洞臉的掛網(wǎng)噴混凝土，保證施工期機械行走安全?！靶聤W法”施工主要循環(huán)步驟為：鉆孔、爆破、通風排煙、出渣、超前錨桿及鋼拱架、掛鋼筋網(wǎng)、噴混凝土。

1.開挖及出渣

采用光面爆破的全斷面開挖的隧洞，施工前做好全斷面爆破設計圖，在施工過程中，根據(jù)地質條件、施工進展變化，適時修改爆破參數(shù)。

施工順序為：測量放樣→找準中線腰線標出孔位→鉆正頂孔→預量鉆桿長度做好標記，保證孔深符合設計深度→（鉆孔）裝藥聯(lián)線→起爆→通風排煙→安全處理→出渣（→噴錨支護）。

（1）鉆孔：開挖施工前進行準確測量定位，畫出開挖輪廓線，再進行炮孔布置。自上而下鉆孔，孔位正確平直，掏槽孔與輔助孔區(qū)別在于掏槽孔孔位略深，而保證孔底同一平面上是輔助孔的基本要求，采用YT28 鑿巖機準確鉆孔，鉆頭為“-”字形，成孔Ф42mm 深2.0m。周邊孔孔距40～50cm，采用高壓氣清理吹孔后并做好標記，裝藥前臨時封孔防止堵塞。按公式K=E/W（K-光爆孔密集系數(shù)，W-光爆層厚，E-光爆孔孔距）計算，本工程K 為0.6～1.0。

（2）爆破：Ф32mm 藥卷裝在孔底，孔底安放雷管一端的反向裝藥且不堵塞炮眼，藥卷炮力集中穴指孔方向。微差爆破，非電起爆毫秒雷管網(wǎng)絡由塑料導爆管連接，全部導爆管綁在一起與一處火雷管連上，火雷管點燃起爆毫秒雷管后依次起爆掏槽孔、崩落孔、光爆孔，不耦合系數(shù)約1.3。

（3）排煙出渣：放炮后向洞內通風30min 并觀測，洞口廢氣符合情況下，工作面及頂部危石由專職撬石工排除后并再次對爆破后的掌子面進行安全檢查和清理才能進行出渣。

2.錨噴支護

順序為：定位測量→超前錨桿打入→鋼拱架設置→徑向錨桿→掛網(wǎng)噴混凝土。

（1）鋼拱架及超前錨桿：Ⅳ～Ⅴ類圍巖洞段，其中直墻高1.83m，頂拱半徑1.43m，頂拱園心角120°，圍巖破碎帶采用Ⅰ14 的工字鋼作為鋼拱架支護，排距0.75m；超前錨桿采用Ф20mm 鋼筋，其徑向錨桿與夾拱架的工字鋼拱架焊接，L=2.5m，＠1000mm×1500mm（排距×環(huán)距）；L=2.0m，直墻段4 根長為1.5m 得Ф12mm 系統(tǒng)錨桿（縱向排距1.0m），掛Ф8mm@250mm×250mm 雙層鋼筋網(wǎng)，結構如圖2。鋼拱架在洞外按設計加工成節(jié)，在初噴混凝土之后焊接于定位錨桿，支護時螺栓連接成整體。鋼架間設縱向連接筋(鋼拉桿)，鋼架間以噴射混凝土找平。鋼架拱腳垂直隧洞中線且安放牢固，鋼架和圍巖間隙噴填混凝土，大間隙墊塊矯正。

圖2 隧洞結構圖

（2）鋼筋網(wǎng)及錨筋：按施工詳圖及有關規(guī)范進行鋼筋安裝：間距、位置及保護層（鋼筋離巖面一般保持5cm 左右）符合要求。錨桿孔采用YT-28 鑿巖機鉆孔，按設計的鉆爆布孔位置開孔，其偏差的孔位小于100mm，錨桿孔深及方向正確，其孔軸方向重直于開挖面，與滑動面的交角大于45°的局部加固錨桿的孔軸傾向相反滑動面。全粘結式藥卷錨桿的孔徑比錨筋徑大且孔深達到規(guī)定要求，孔深偏差小于50mm。錨固劑按使用說明在水里沒泡后塞入錨桿孔，然后將錨桿裝入孔內7h 后的拉拔力大于30kN。

（3）噴混凝土：施工采用干噴法，具體設備及材料要求為產(chǎn)能3～5m3/h 的轉盤式噴漿機，細度模數(shù)2.7 的砂子，骨料最大粒徑為20mm 骨料，速凝劑摻量是水泥的4%，初凝時間為3min。拌好混凝土后，速凝劑人工摻入并拌勻，用鍬撒料入噴射機進料口，用水量以現(xiàn)場不產(chǎn)生粉塵為準，噴混凝土時氣壓及水壓分別為4～5kg/cm2、2～3kg/cm2為宜。與噴面夾角80°且距離約1.0m 的噴嘴以呈螺旋狀噴漿，噴漿厚度依據(jù)鋼拱架、鋼筋網(wǎng)和錨桿參照一直噴至設計斷面，噴混凝土按30%左右控制回彈率，隧洞基本處于地下水位線以下因此不需要養(yǎng)護。

（三）混凝土襯砌

施工順序為：鑿除欠挖→清洗巖面→鋼筋制安→安裝止水條→人工支模就位、復測固定→澆筑混凝土→拆?！B(yǎng)護。

（1）鋼筋工程：鋼筋嚴格按照設計圖紙進行選擇制作。鋼筋連接采用綁扎接頭。鋼筋混凝土墊塊起到保證保護層厚度，埋設鐵絲的墊塊和鋼筋扎緊設置在鋼筋與模板間，混凝土墊塊分散、錯開布置，且混凝土墊塊強度至少與洞身混凝土一樣，同時鋼筋支撐設立在兩排鋼筋間，確保鋼筋位置準確不因澆筑而變形。

（2）模板工程：采用鋼模板施工，鋼模尺寸、位置等安裝質量經(jīng)檢查均達到要求后，方可進行下道工序。

（3）混凝土工程：鋼筋制安工序經(jīng)監(jiān)理工程師驗基底合格后，人工組模并再次核檢查無誤后，才能進行混凝土澆筑。由洞外拌合站集中拌合混凝土，2.0m3混凝土罐車運輸并采用混凝土輸送泵入倉，用插入式振動器或平板振動器振搗，混凝土入倉澆筑速度應緩慢，不宜過快保持隧洞兩邊倉料同時上升。下一段混凝土模板施工在本次澆筑7d 拆模后進行，隧洞混凝土因在地下水位線以下，自身濕潤不需養(yǎng)護。

（四）灌漿處理

施工順序為：測量定位→造孔灌漿→回填灌漿→變形觀測→檢查注漿→封孔抹平驗收。

（1）測量定位：孔位按灌漿圖紙要求確定，孔位與設計偏差小于10cm。

（2）造孔灌漿：已預埋在鋼筋襯砌混凝土部位的鋼管灌漿孔管口，灌漿材料選用優(yōu)質水泥及外加劑，沖洗好脈動裂縫及孔壁。配套使用JJS-2B 攪拌桶、2SNS 砂漿泵、GJY-IV 型灌漿自動記錄儀，襯砌混凝土達到設計強度后，按小于50m 作為一個區(qū)段回填灌漿，在嚴密封堵區(qū)端后，次序從較低的一端開始推進較高一端。

（3）變形觀測：用回填灌漿來填塞襯砌與巖石的空隙，隧洞周圍的巖石以此來固結（固結灌漿）。當拱頂通氣管開始漏漿標志灌漿已填滿，襯砌混凝土的變形隨灌漿跟進監(jiān)視記錄。

（4）檢查孔及封孔抹平：按灌漿孔總數(shù)的5%檢查孔布置在串漿孔集中、脫空較大及灌漿異常部位，檢查孔必須在灌漿結束7d 以后進行。采用鉆孔注漿法檢查回填灌漿的質量，水灰比2∶1 的漿液在規(guī)定壓力下向孔內注入，初始注入量10L 的時間超過10min 為合格，注漿完成后水泥砂漿密實封孔抹平。

四、結語

大廣壩水利水電二期（灌區(qū)）陀興系統(tǒng)那文隧洞工程施工技術方法運用得當，施工中無安全和質量事故，通過監(jiān)測洞室穩(wěn)定，保證質量按期完成投入運行，對當?shù)厣鐣沙掷m(xù)發(fā)展起到積極促進作用■