續建配套與節水改造灌區某引水隧洞施工重難點分析及對策

王 雷

（廣東省水電二局股份有限公司，廣東 廣州 511340）

1 工程概況

韓江粵東灌區續建配套與節水改造工程實施后，改善灌溉面積394.07 km2。屬于Ⅱ等大（2）型。原韓江粵東灌區鹿湖-半洋引水工程拆分為鹿湖隧洞引水工程和半洋隧洞引水工程。半洋隧洞引水工程（楓江-半洋段），從西山溪分水點至半洋，全長9 034 m，主要包括西山溪-古巷進洞口段、古巷-半洋段及半洋隧洞出口-八支渠埋管段。工程主要建筑物為2 級，管道沿線附屬建筑物等為3級。

2 半洋引水隧洞施工重難點分析

2.1 施工管理+盾構段刀盤易結泥餅+施工工期控制

①工程線路較長（約9.05 km）；起點段隧洞盾構法施工，半洋隧洞段鉆爆法施工，盾構段與鉆爆段暗涵連接，出口段采用頂管工程；鉆爆段主洞開挖及襯砌用支洞通道，協調難度大。②盾構區地層為泥質膠結砂卵礫石、淤泥質粘土、砂質粘土、強全風化泥質粉砂巖、粉質粘土、泥質砂巖及粉細砂巖。淤泥質、砂質及粉質粘土、泥質砂巖中粘粒含量高。刀盤主軸旋轉處被土粘牢，土倉及刀盤正反面泥土板結，造成掘進困難。③半洋隧洞較長（6.70 km），設置平洞施工通道，確保工期是重點。

2.2 穿越西山溪+穿越甬莞高速

①西山溪-古巷進洞口段在樁號BY0+37-BY0+270.6處穿越西山溪，防止隧洞掌子面與河底部連通是工程重難點之一。②西山溪-古巷進洞口段在樁號BY0+264.5-BY0+311處穿越甬莞高速橋墩基礎，凈距最小處小于6 m，屬于特級風險。

2.3 穿越民房及低層廠區建筑

西山溪-古巷進洞口段部分地段線路，在樁號BY0+429-BY1+86、BY1+275-BY1+461處穿越民房及低層建筑。地表沉降或隆起關系到沿線百姓生命財產安全。因此，確保盾構機安全穿越是施工需要解決的首要問題。

2.4 鉆爆段斷裂帶及地下涌水量大+鉆爆段局部圍巖破碎+隧洞塌頂+鉆爆段通風排煙

①鉆爆段存在斷裂帶及地下涌水量大，防止突發性大流量涌水危害。②1+946～2+491、2+645～4+572，、4+792～4+957段局部斷層帶附近發育少量Ⅳ～Ⅴ類圍巖，鉆爆法施工存在掌子面垮塌風險。③1+762～1+946、8+351～8+482、2+491～2+645、4+572～4+792 段全風化帶深厚，存在局部塌頂可能。④鉆爆段單邊最大施工長度2 054 m，疊加施工平洞與主洞正交結合部影響，通風排煙難度很大。

3 引水隧洞施工重難點對策研究

3.1 施工管理+盾構段刀盤易結泥餅+施工工期控制等方面對策

3.1.1 施工管理對策

將此項目分為5個責任制工區，做好各施工區間的溝通協調，重點做好人員設備配置、施工材料、資金的合理安排。

3.1.2 盾構段刀盤易結泥餅對策

①監測盾構機參數，控制速度，保證刀盤開口處通暢。②當掘進斷面粉土夾粉質粘土、粉質粘土、粘土含量較多，則向刀盤前面加氣泡改良。③調整泥水壓力，控制推進速度，減少“泥餅”產生機率。④設備維修保養。⑤土艙內設泥水壓力傳感器，測出土體表觀密度；運用500×10-6/700×10-6漏斗法測量土樣粘度，大于12 s時注入泡沫劑和膨潤土，改良和易性。

3.1.3 施工工期控制對策

①以施工管理為重點，保障關鍵線路人員及設備。②制定施工組織，縮短流水間隔；制定開挖出渣方案，選配施工機械設備。③配備人員及設備，確保支護工作有效實施。④制定隧洞二次混凝土襯砌施工方案，設計、制造鋼模臺車。

3.2 穿越西山溪+穿越甬莞高速等方面對策

3.2.1 穿越西山溪對策

①制定專項施工方案，批準后實施。②盾構在穿越段推進，事先合理調整計劃，檢修機械，避免穿越中途出現故障。③參考相似地層盾構數據，前20 m試驗性推進，找到適合措施和掘進參數。④穿越前50 m 做試驗段，確定配比、注漿量、注漿壓力、土倉壓力等參數，穿越段盾構同步注漿實行“雙控”，即流量、壓力都滿足設定要求，調整好土壓參數，二次補漿，注意監測。⑤加強監控量測，定期監測河水位和流量，實時分析，以利于提前預防工程事故。⑥編制事故應急預案。

3.2.2 穿越甬莞高速對策

①掌握橋梁樁基種類、長度及埋深等技術資料，制定橋樁保護措施。②調查資料匯報業主、設計等有關單位，并呈報審核。③模擬優化施工參數。盾構推進誤差50 mm以內。④同步注漿和二次補壓漿控制，盾構穿越既有建（構）筑物時選擇合適漿量和注漿壓力。⑤對既有建（構）筑物預先保護措施。對于特級風險，在隧洞穿越或接近橋梁基礎區段及兩側各延長6 m 長度內，地表注漿并搭設隔離樁。地表注漿和隔離樁布置于隧洞和橋梁基礎間，地表注漿范圍為平行隧洞外側約6 m寬，深度為隧洞以上3 m至以下3 m，注漿采用Φ102×7.00 m 鋼管；隔離樁布置為Φ600@400每側雙排，樁長為由地面至隧洞以下6 m。⑥橋梁基礎沉降監測。⑦過橋后對橋跟蹤量測。

3.3 穿越民房及低層廠區建筑對策

3.3.1 建筑物現狀調查與盾構機土壓平衡施工法

①查清建筑物及基礎狀況，安全判斷；準確定出管線種類、位置、形狀、尺寸和材料性能，并確認調查結果。對房屋基礎進行旋噴樁加固保護。②連續掘進，控制平衡土壓力。

3.3.2 土體改良

①提高土體和易性和防滲性。②降低刀盤扭矩，減少機械故障率。③合理安排施工計劃。④確保管片質量和制作精度。⑤做好同步注漿和二次注漿。⑥優化掘進參數、保持開挖面穩定。⑦加固措施。一是基礎外側開挖立坑施做袖閥注漿管；二是跟蹤臨近警界值部分；三是用水泥水玻璃雙液注漿加固地層，不需要搬遷，降低費用；四是彩旗鋪古村落等用隔離樁加固，工法如穿越橋梁基礎。⑧監控量測和信息反饋。

3.4 鉆爆段斷裂帶及地下涌水量大+局部圍巖破碎+隧洞塌頂+鉆爆段通風排煙等方面對策

3.4.1 鉆爆段存在斷裂帶及地下涌水量大對策

施工期的洞內排水主要來自地下滲水、施工廢水。洞內排水可采用設排水溝或集水井、由水泵分級抽出的方法，將洞內積水從各施工通道口排走。參照以往隧洞施工經驗，在主洞內每500 m設一集水坑，布置2臺100 m3/h抽水機接力抽排水；在支洞底設一集水井，因支洞高差較大，在支洞中部也布置集水坑，分別安置3臺100 m3/h抽水機接力抽排水至洞外。

3.4.2 鉆爆段局部圍巖破碎對策

①穩定掌子面。②隧道頂部進行超前小導管施工。③每開挖50 cm 即對掌子面中、下部斜打小導管，雙液漿注漿。④山體固結穩定后清理塌方和開挖洞身。⑤新開段初支18a 型鋼拱架，拱墻鋪設φ8鋼筋網，鋼拱架間距縮短為40 cm，按照每施工兩榀鋼拱架后再施工一環超前小導管。⑥初支后，用C25混凝土回填頂部塌方空洞。⑦每次爆破開挖進尺0.50～1.00 m。

3.4.3 隧洞塌頂對策

①隧洞進出口淺埋地段，完善地表截排水系統。②采取超前大管棚、超前小導管等超前支護措施，同時防止冒進。③監控量測，做好預防；危險征兆，撤離施工人員及設備。

3.4.4 隧洞鉆爆段通風排煙對策

①通風排煙方案設計，選擇通風設備，并組織專家論證。②噴霧灑水防塵。爆破作業后，對掌子面進行噴霧灑水，在工作面形成水幕，使水霧粒與粉塵粒凝結而下降，減少粉塵。③平洞與主洞交接部位增設射流風機，改善排煙效果。④結合現場，在主洞軸線上方覆蓋層薄弱處鉆設通風孔的方式加強排煙。

4 結語

認識工程概況，從施工重難點劃分和特征兩方面著手半洋隧洞引水工程施工重難點分析；圍繞施工管理+盾構段刀盤易結泥餅+施工工期控制、穿越西山溪+穿越甬莞高速、穿越民房及低層廠區建筑與鉆爆段斷裂帶及地下涌水量大+局部圍巖破碎+隧洞塌頂+鉆爆段通風排煙等方面研究引水隧洞施工重難點對策。