中石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司華東管道設(shè)計(jì)研究院 李驍曄 胡乾彬 胡那拉

1 湛江地下水封洞庫(kù)工程概況

湛江地下水封洞庫(kù)地下部分為原油洞罐及其配套設(shè)施，包括原油洞罐(10 個(gè)主洞室)、豎井(10個(gè))、水封墻、水幕系統(tǒng)(8 條水幕巷道)、施工巷道(3 條主施工巷道、15 條連接巷道)、監(jiān)測(cè)設(shè)施(運(yùn)行安全監(jiān)測(cè)和儲(chǔ)油水封控制監(jiān)測(cè))等。其中占工程主體的基本都是地下巷道及洞庫(kù)的施工。由于溧陽(yáng)抽水蓄能電站地下交通洞在施工原理上與地下水封洞庫(kù)巷道與洞庫(kù)基本相似，因此分析與了解其施工技術(shù)與結(jié)構(gòu)原理，對(duì)湛江地下水封洞庫(kù)的建設(shè)具有重大的指導(dǎo)和借鑒意義。

2 溧陽(yáng)抽水蓄能電站工程概況

溧陽(yáng)抽水蓄能電站位于江蘇省蘇南地區(qū)溧陽(yáng)市境內(nèi)，是為江蘇電力系統(tǒng)提供調(diào)峰、填谷和緊急備用，同時(shí)可承擔(dān)系統(tǒng)的調(diào)頻、調(diào)相等任務(wù)的省重點(diǎn)工程。

電站樞紐建筑物主要由上水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、發(fā)電廠房及下水庫(kù)等4 部分組成。上水庫(kù)正常蓄水位291 m，死水位254 m，總庫(kù)容1 422.9 萬(wàn)m3；主壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，最大壩高165 m，兩個(gè)副壩均為鋼筋混凝土面板堆石壩，最大壩高分別為59.6 m 和51.6 m；大壩和庫(kù)周采用鋼筋混凝土面板防滲，庫(kù)底回填石渣后采用土工膜防滲。

輸水系統(tǒng)采取1 洞3 機(jī)聯(lián)合供水方式，首部式地下廠房。

下水庫(kù)為開(kāi)挖成庫(kù)，正常蓄水位19 m，死水位0 m，水庫(kù)呈“L”型，在靠近沙河水庫(kù)一側(cè)布置均質(zhì)土壩，最大壩高11.4 m。

地下結(jié)構(gòu)工程包括2 個(gè)廠房(高60 m 寬25 m)、1 個(gè)進(jìn)廠交通洞(高7.5 m 寬8.0 m)、9 個(gè)施工支洞(高7.0 m 寬7.5 m)，總工期為82 個(gè)月。

進(jìn)廠交通洞從安裝間下游側(cè)垂直進(jìn)入。發(fā)電廠房利用進(jìn)廠交通洞與地面的廠區(qū)道路相連，是發(fā)電廠與外界的主要交通運(yùn)輸通道。交通洞長(zhǎng)1 550 m，其中洞內(nèi)段1 350 m，最大縱坡為7.8%。起點(diǎn)位于12 號(hào)道路高程50.00 m 處，終點(diǎn)位于主廠房安裝間下游邊墻高程-41.50m 處。洞內(nèi)采用馬蹄斷面，斷面凈尺寸根據(jù)圍巖類別依次為：Ⅲ、Ⅳ類圍巖為9.7×8.85 m(寬×高)、Ⅴ類圍巖為10.1×10.51 m(寬×高)。

3 工程特點(diǎn)

(1)進(jìn)廠交通洞的最大特點(diǎn)是落差大、洞深長(zhǎng)、斷面大，起點(diǎn)位于12 號(hào)道路高程50.0 m 處，終點(diǎn)位于主廠房安裝間下游邊墻高程-41.5 m 處，落差為91.5 m，洞深長(zhǎng)為1 350 m，斷面尺寸高7.5 m 寬8.0 m。給洞內(nèi)出渣、排水、通風(fēng)等帶來(lái)一系列的問(wèn)題。為此，必須采取合適的出渣方式和洞內(nèi)排水、通風(fēng)措施，在確保工程質(zhì)量和安全的同時(shí)保證施工進(jìn)度。

(2)本工程的地質(zhì)條件較差，進(jìn)廠交通洞Ⅳ、Ⅴ類圍巖在60%以上，開(kāi)挖、支護(hù)及襯砌施工平行作業(yè)，施工干擾大。因此，應(yīng)根據(jù)洞內(nèi)的圍巖情況，采取合適的施工工藝和爆破器材，合理確定爆破參數(shù)，以期達(dá)到最佳的爆破效果。

(3)從進(jìn)廠交通洞到各施工支洞的尾部洞長(zhǎng)均在1 km 以上，彎多，尤其到6#施工支洞的尾部達(dá)到1 833 m 左右，且進(jìn)廠交通洞、各施工支洞的開(kāi)挖都是獨(dú)頭掘進(jìn)，因此開(kāi)挖階段的通風(fēng)排煙困難。采用正負(fù)結(jié)合，大風(fēng)量，長(zhǎng)時(shí)間混合式通風(fēng)方式進(jìn)行通風(fēng)排煙即可。

(4)進(jìn)廠交通洞及從其引出的各條施工支洞的地質(zhì)滲水量大，除了配備足夠的排水設(shè)備外，還必須有應(yīng)急措施，防止異常地下涌水的出現(xiàn)。

(5)由于本工程地質(zhì)條件差，地質(zhì)滲水量大且進(jìn)廠交通洞及從其引出的各條施工支洞洞徑大，在整個(gè)施工過(guò)程都必須進(jìn)行全程安全監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)采取措施。

4 Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖爆破開(kāi)挖施工措施

進(jìn)廠交通洞共分Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三種圍巖類別，三種斷面。其斷面類型和剖面特征詳見(jiàn)表1。

表1 進(jìn)廠交通洞開(kāi)挖斷面特征

4.1 Ⅲ類圍巖爆破開(kāi)挖施工措施

Ⅲ類圍巖洞挖施工分上下兩層，其中上層開(kāi)挖斷面高度為6.2 m，底板厚度為2.65 m。上層采用周邊光面爆破。下層開(kāi)挖采取中間拉槽爆破，兩側(cè)預(yù)留保護(hù)層錯(cuò)距開(kāi)挖的施工方式。上層開(kāi)挖手風(fēng)鉆鉆孔，非電毫秒微差爆破，周邊光爆，循環(huán)進(jìn)尺3.5 m左右。下層開(kāi)挖采用手風(fēng)鉆造孔，非電毫秒微差爆破，底板光爆，循環(huán)進(jìn)尺3.5 m 左右。Ⅲ類圍巖開(kāi)挖支護(hù)工藝流程祥見(jiàn)圖1。

圖1 Ⅲ類圍巖開(kāi)挖工藝流程

4.2 Ⅳ、Ⅴ類圍巖爆破開(kāi)挖施工措施

進(jìn)廠交通洞Ⅳ、Ⅴ類圍巖段總長(zhǎng)分別為694.5 m 和279 m，分別占整個(gè)洞室圍巖類別比例的51%和21%。

Ⅳ類圍巖洞挖施工分上下兩層。最大斷面尺寸為9.7×8.85 m(寬×高)。其中上層開(kāi)挖斷面高度6.2 m，底板厚度為2.65 m。上層采用周邊光面爆破。下層開(kāi)挖采取中間拉槽爆破，兩側(cè)預(yù)留保護(hù)層錯(cuò)距開(kāi)挖的施工方式。至上層施工道路采用爆破渣料填筑，控制最大縱坡不大于15%。上層開(kāi)挖采用手風(fēng)鉆鉆孔，非電毫秒微差爆破，周邊光爆，循環(huán)進(jìn)尺2.0 m左右。下層開(kāi)挖采用手風(fēng)鉆，非電毫秒微差爆破，底板光爆，循環(huán)進(jìn)尺2.0 m 左右。

采用超前自鉆式錨桿支護(hù)與超前探孔觀測(cè)。短臺(tái)階法掘進(jìn)開(kāi)挖，每一部分開(kāi)挖結(jié)束后及時(shí)噴砼、進(jìn)行系統(tǒng)錨桿支護(hù)、掛鋼筋網(wǎng)、安裝型鋼(鋼筋格柵)拱架、噴砼支護(hù)。上層支護(hù)結(jié)束后開(kāi)挖下部，下部分左右兩次開(kāi)挖成形，支護(hù)及時(shí)跟進(jìn)。

Ⅴ類圍巖洞挖施工分上中下三層，最大斷面尺寸為10.1×14.4 m(寬×高)。其中第Ⅰ層中導(dǎo)洞開(kāi)挖斷面為5×5.5 m(寬×高)，第Ⅱ?qū)訉雍?.9 m，底板保護(hù)層厚度為2 m。上層采用中導(dǎo)洞超前掘進(jìn)、兩側(cè)擴(kuò)挖跟進(jìn)、周邊光面爆破。第Ⅱ?qū)右灾行木€為界，分Ⅱ1和Ⅱ2兩塊、左右錯(cuò)開(kāi)交替開(kāi)挖，分別做為下層開(kāi)挖區(qū)和上層施工道路布置區(qū)。上層施工道路采用爆破渣料填筑，長(zhǎng)度約50 m，控制最大縱坡不大于15%。下層全斷面一次開(kāi)挖到位。上層開(kāi)挖采用手風(fēng)鉆鉆孔，非電毫秒微差爆破，周邊密孔小藥量光爆，循環(huán)進(jìn)尺1.2 m。中層開(kāi)挖采用手風(fēng)鉆造孔，排間微差爆破、周邊光面爆破，循環(huán)進(jìn)尺1.2 m。下層開(kāi)挖采用手風(fēng)鉆造孔，非電毫秒雷管微差爆破，底板光爆，循環(huán)進(jìn)尺1.2 m。

為滿足同步平行施工，減少對(duì)作業(yè)面的干擾，不占直線控制時(shí)間，同時(shí)在底板仰拱開(kāi)挖后及時(shí)封閉，采用搭設(shè)仰拱橋的方法解決。仰拱橋采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，面層用花紋鋼板，上焊接防滑鋼筋。拱橋高度約2 m，跨度約6 m，坡度滿足空車上坡要求。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，斷面掘進(jìn)前采用超前勘探平洞探測(cè)待掘進(jìn)段的實(shí)際地質(zhì)條件。超前距離約20 m。

同時(shí)采取超前小導(dǎo)管預(yù)注漿超前支護(hù)，導(dǎo)管長(zhǎng)度4 m。通過(guò)小導(dǎo)管注射漿液加固圍巖，構(gòu)筑成管棚支護(hù)。分層采用短臺(tái)階法掘進(jìn)開(kāi)挖，每一部分開(kāi)挖結(jié)束后及時(shí)噴砼、進(jìn)行系統(tǒng)錨桿、安裝鋼筋格柵拱架、掛鋼筋網(wǎng)、噴砼支護(hù)。上層支護(hù)同時(shí)對(duì)分層分塊交接處增加鎖角錨桿支護(hù)和勘探洞施工過(guò)程中的隨機(jī)支護(hù)。

開(kāi)挖過(guò)程中，適時(shí)布置變形觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)洞室圍巖進(jìn)行收斂觀測(cè)，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)的反饋信息和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，及時(shí)調(diào)整開(kāi)挖方法和支護(hù)參數(shù)，確保施工安全。并視圍巖變形情況，跟進(jìn)二次襯砌砼澆筑。Ⅳ、Ⅴ類圍巖開(kāi)挖工藝流程詳見(jiàn)圖2。

圖2 Ⅳ、Ⅴ類圍巖開(kāi)挖工藝流程

4.3 施工中爆破參數(shù)的調(diào)整

由于巖體是一個(gè)非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體，每一段的圍巖情況都是有所變化的，而且同類圍巖的可爆性也有較大差異，通過(guò)反復(fù)實(shí)踐，在施工中對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行了適宜的調(diào)整：

(1)如果爆破后周邊眼間出現(xiàn)凹面，說(shuō)明沿抵抗線方向較易爆破，此時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大爆破層的厚度。

(2)如果爆破后周邊眼間出現(xiàn)凸面，則說(shuō)明沿抵抗線方向較難爆破，此時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減小爆破層厚度。

(3)如果爆破后發(fā)現(xiàn)周邊眼間有貫通裂紋，但設(shè)定爆破層未爆破下來(lái)，則說(shuō)明藥量過(guò)少或眼距偏大，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并加以調(diào)整。

(4)如果爆破后爆破的效果比較好，只是巖石塊度較大，說(shuō)明炮眼密集系數(shù)偏小，應(yīng)適當(dāng)加以調(diào)整。

(5)如果爆破后半眼痕率偏低并在炮孔周圍可見(jiàn)爆破裂隙，或者眼痕只是一條白痕，說(shuō)明藥量偏高，此時(shí)應(yīng)將藥量調(diào)低再試。

4.4 隧道出渣

進(jìn)廠交通洞洞挖施工期以洞口明段進(jìn)洞公路為主干路，連通中轉(zhuǎn)料場(chǎng)和棄渣料場(chǎng)以及對(duì)外公路。由于進(jìn)廠交通洞開(kāi)挖分為上下層和底板修規(guī)共兩到三層施工，為滿足開(kāi)挖進(jìn)度要求，下層開(kāi)挖采取中間拉槽爆破，兩側(cè)預(yù)留保護(hù)層錯(cuò)距開(kāi)挖的施工方式。下層爆破后暫不出渣，渣料用來(lái)墊路。待上層出渣結(jié)束后支護(hù)的時(shí)間段，無(wú)車輛通行時(shí)出渣，并進(jìn)行下一循環(huán)爆破。洞內(nèi)臨時(shí)施工道路結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件布置，道路縱坡不宜大于8%，特殊部位的短距離地段最大縱坡不得超過(guò)15%，路面寬度不得小于施工車輛寬度的1.5 倍。出渣采用3 m3裝載機(jī)裝車，0.8 m3反鏟挖掘機(jī)配合出渣和清底，15 t 自卸車運(yùn)輸。其中有用料運(yùn)至中轉(zhuǎn)料場(chǎng)，無(wú)用料及運(yùn)至指定渣場(chǎng)堆放。

5 Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖支護(hù)施工措施

Ⅲ類圍巖采用D25 mm、長(zhǎng)4～5 m、間排距為1.2×1.0 m 的邊頂拱系統(tǒng)砂漿錨桿、掛D10 mm 鋼筋網(wǎng)、噴150 mm 厚C25 砼支護(hù)。Ⅳ類圍巖超前支護(hù)采用超前錨桿或超前注漿小導(dǎo)管，開(kāi)挖后先噴C25混凝土50 mm、后安裝鋼筋格柵拱架、D25 mm 長(zhǎng)5～6 m，間排距均為1.0 m 的邊頂拱系統(tǒng)砂漿錨桿、掛D10 mm 鋼筋網(wǎng)、噴200 mm 厚C25 砼支護(hù)。Ⅴ類圍巖超前支護(hù)主要采用超前注漿小導(dǎo)管。開(kāi)挖后先噴C25 混凝土50 mm、后施工D25 mm 長(zhǎng)5～6 m，間排距均為0.5 m 的邊頂拱系統(tǒng)砂漿錨桿、安裝型鋼拱架、掛D10 mm 鋼筋網(wǎng)、噴200 mm 厚C25 砼支護(hù)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)需要安裝臨時(shí)型鋼支撐和采用管棚施工及混凝土襯砌等加強(qiáng)復(fù)合支護(hù)措施。

5.1 砂漿錨桿支護(hù)措施

(1)測(cè)量放樣：砂漿錨桿包括系統(tǒng)錨桿和隨機(jī)錨桿，隨機(jī)錨桿孔位由設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)確定。系統(tǒng)錨桿根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，由測(cè)量放出各排錨桿的控制點(diǎn)(包括樁號(hào)和高程)，控制點(diǎn)間距10～20 m。

(2)定孔位：測(cè)量放出各排錨桿控制點(diǎn)后，用卷尺放出各錨桿孔孔位，并用紅漆標(biāo)注。確?？孜徽`差滿足設(shè)計(jì)要求。

(3)鉆孔：砂漿錨桿均采用手風(fēng)鉆造孔，孔徑為42 mm 或48 mm。其孔位偏差應(yīng)不大于100 mm。錨桿孔的孔斜誤差不得大于孔深的5%。錨桿的孔軸方向應(yīng)垂直于開(kāi)挖面；局部加固錨桿的孔軸方向應(yīng)與可能滑動(dòng)面的傾向相反，其與滑動(dòng)面的交角應(yīng)大于45°。注漿錨桿的鉆孔孔徑應(yīng)大于錨桿直徑，采用“先注漿后安裝錨桿”的程序施工，鉆孔直徑應(yīng)大于錨桿直徑15 mm 以上。錨桿孔深度必須滿足設(shè)計(jì)要求，孔深偏差值不大于50 mm。

(4)洗孔：鉆孔結(jié)束后，對(duì)錨桿孔進(jìn)行高壓風(fēng)水聯(lián)合沖孔，保證孔內(nèi)無(wú)巖粉和積水。

(5)錨桿驗(yàn)收：錨桿孔按部位分階段驗(yàn)收，一般30～50 m 驗(yàn)收一次，遇地質(zhì)破碎帶等特殊情況，根據(jù)需要隨時(shí)驗(yàn)收。

(6)注漿、插桿：砂漿錨桿一般采用“先注漿后插桿”的施工方法，對(duì)于施工難度較大的錨桿采用“排氣注漿”法施工，即先插筋后注漿。先注漿后插桿施工時(shí)，注漿管伸到孔底20 cm 處，邊注漿邊往外拉拔注漿管；排氣注漿法施工時(shí)，先插入錨桿，再埋設(shè)注漿管、排氣管，孔口封堵后再進(jìn)行注漿。注漿時(shí)要認(rèn)真操作，確?？變?nèi)砂漿飽滿密實(shí)。錨桿采用注漿器注漿，人工插筋。錨桿的材料選用Ⅱ級(jí)或Ⅲ級(jí)高強(qiáng)度的螺紋鋼筋。注漿的水泥砂漿采用強(qiáng)度等級(jí)不低于32.5 MPa 的普通硅酸鹽水泥；砂子采用最大粒徑小于2.5 mm、細(xì)度模數(shù)在2.4～2.8 之間的中細(xì)砂，使用前應(yīng)過(guò)篩；外加劑包括水泥砂漿中添加的速凝劑和其它外加劑，其品質(zhì)不得含有對(duì)錨桿產(chǎn)生腐蝕作用的成分。錨桿孔灌漿前，孔內(nèi)的巖粉和積水必須沖洗干凈。桿體插入孔內(nèi)的長(zhǎng)度應(yīng)不小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%。錨桿應(yīng)按施工圖紙所示露出開(kāi)挖巖面或噴混凝土面外。錨桿安裝完成后，在砂漿凝固前，不得敲擊、碰撞和拉拔錨桿。應(yīng)至少保持48 h 錨桿不受擾動(dòng)。

(7)孔口固定：錨桿安裝好后，用倒拔針或其它措施對(duì)孔口進(jìn)行固定，砂漿終凝前，嚴(yán)禁碰撞和拉拔錨桿。

5.2 自鉆式注漿錨桿施工措施

(1)注漿密實(shí)度試驗(yàn)、測(cè)量放樣、定孔位同普通砂漿錨桿。

(2)鉆孔：同普通砂漿錨桿。自鉆式中空注漿錨桿鉆孔時(shí)，直接利用自鉆式中空注漿錨桿作為鉆頭和鉆桿，其尾部加工成與鉆機(jī)配套的螺紋，與鉆機(jī)直接連接。

(3)沖孔：同普通砂漿錨桿。自進(jìn)式中空注漿錨桿沖孔時(shí)，直接將風(fēng)管與自鉆式中空注漿錨桿連接。

(4)錨桿孔驗(yàn)收：不需驗(yàn)收錨桿孔，直接檢測(cè)錨桿外露長(zhǎng)度即可。

(5)插桿、注漿：采用“先插桿后注漿”的施工方法，直接利用中空注漿錨桿作為鉆桿。注漿采用灌漿泵，漿液添加早強(qiáng)劑、減水劑、膨脹劑的純水泥漿，水灰比為(0.35～0.45):1。壓力依設(shè)計(jì)要求，并通過(guò)試驗(yàn)確定，一般為1～1.5 MPa。注漿時(shí)利用注漿接頭將錨桿尾端與灌漿泵相連。開(kāi)動(dòng)灌漿泵，直到錨桿尾端流出漿液且注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)結(jié)束。

(6)孔口固定、質(zhì)量檢測(cè)、驗(yàn)收、評(píng)定同普通砂漿錨桿。

5.3 噴砼支護(hù)施工措施

噴砼采用“濕噴法”施工工藝。先在拌和站集中拌制噴砼料，用6 m3攪拌車運(yùn)到工作面附近后，向噴漿機(jī)喂料并用噴漿機(jī)噴射。每層噴厚3～5 cm，噴層達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，噴射部位預(yù)埋短鋼筋頭作為噴層厚度的標(biāo)志。施噴時(shí)，控制噴槍的入射角、距巖面的距離、噴射方向等參數(shù)，確保砼噴射的質(zhì)量，減少回彈量。掛網(wǎng)、噴砼施工工藝流程詳見(jiàn)圖3。

圖3 掛網(wǎng)、噴砼施工工藝流程

5.4 超前小導(dǎo)管法施工

超前小導(dǎo)管施工是在破碎松散巖體中超前鉆孔，插入D42 mm 鋼花管導(dǎo)管，并將其中的空氣、水分排出，使松散破碎體膠結(jié)、膠化，形成具有一定強(qiáng)度和抗?jié)B阻水能力的固結(jié)體，從而提高圍巖的整體性、抗?jié)B性和穩(wěn)定性，使超前小導(dǎo)管與固結(jié)體形成一個(gè)具有一定強(qiáng)度的殼體，在殼體的保護(hù)下進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)施工。

小導(dǎo)管加工是把每根4 m 的D42 mm 鋼管一端加工成尖錐形，距另一端100 cm 的位置開(kāi)始至尖錐端之間按梅花型間距為20 cm 布設(shè)D6 mm 的孔眼4 排，以利于小導(dǎo)管推入破碎巖體。

小導(dǎo)管布設(shè)在拱部，外插角10°(根據(jù)地質(zhì)條件，按10～20°控制)，環(huán)向間距40 cm，縱向環(huán)距2 m，搭接不小于2 m，即每安裝一排小導(dǎo)管，開(kāi)挖支護(hù)2 m。導(dǎo)管布置的范圍結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件調(diào)整與設(shè)置，主要包括上層邊頂拱部位。

如巖體松軟，小導(dǎo)管安設(shè)采用鉆機(jī)直接推送，如遇夾有堅(jiān)硬巖石處，先用手風(fēng)鉆鉆孔后再推進(jìn)就位。

在超前小導(dǎo)管施工前，首先噴射5 cm 厚混凝土封閉掌子面，為徑向錨桿注漿作好準(zhǔn)備工作，然后準(zhǔn)確測(cè)量中心線和高程，并按設(shè)計(jì)標(biāo)出小導(dǎo)管的位置，誤差滿足規(guī)范要求。鉆孔前，通過(guò)測(cè)量定出洞挖中心線，隨時(shí)用鋼尺檢查鉆孔或推進(jìn)小導(dǎo)管的方向，以控制外插角達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，超前小導(dǎo)管安設(shè)的施工順序?yàn)閺膬蓚?cè)向拱頂進(jìn)行。

5.5 型鋼(鋼筋格柵)拱架支撐支護(hù)施工方法

在Ⅳ類和Ⅴ類圍巖成洞條件較差洞段施工中，采用型鋼(鋼筋格柵)拱架支撐與噴混凝土結(jié)合的支護(hù)方法施工。鋼架拱支撐與噴混凝土形成肋拱用于加強(qiáng)支護(hù)，在安裝鋼拱架部位開(kāi)挖后或過(guò)程中，按需噴射噴混凝土，封閉開(kāi)挖面，然后在安裝前制作好的型鋼(格柵)拱架。按設(shè)計(jì)要求間隔安裝鋼架支撐、鋼筋網(wǎng)架設(shè)、鋼架縱向連接鋼筋，連接鋼筋的環(huán)向設(shè)置間距按設(shè)計(jì)要求控制，隨后再第二次用噴射混凝土封閉、充填密實(shí)。

鋼拱架按設(shè)計(jì)要求分為單元在洞外加工成型，試拼合格后，使用時(shí)運(yùn)至作業(yè)面拼裝，格柵拱架分節(jié)間通過(guò)鋼板用高強(qiáng)螺栓聯(lián)接。

為方便拱部拱架與邊墻鋼拱架的連接，采用與拉結(jié)錨桿、連接錨桿、系統(tǒng)支護(hù)錨桿連接等方式固定。底腳可采用設(shè)置型鋼梁方式固定柱腳以保證受力，邊墻鋼拱架底部必須置于基巖上，以防下沉變形。鋼拱架支撐安裝完成后及時(shí)設(shè)定變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，根據(jù)變形情況及時(shí)按照要求對(duì)支撐系統(tǒng)采取加強(qiáng)措施。鋼筋格柵拱架支撐安裝工藝流程詳見(jiàn)圖4。

圖4 鋼筋格柵拱架支撐安裝工藝流程

6 施工防排水

6.1 洞外截水措施

在隧道進(jìn)口施工場(chǎng)坪的上方和道路兩側(cè)挖設(shè)排水溝，防止雨水進(jìn)入場(chǎng)坪；在明挖坑四周和隧道出口洞門(mén)上修建截水溝，防止雨水進(jìn)入洞內(nèi)。

6.2 洞內(nèi)排水措施

進(jìn)廠交通洞是從上往下開(kāi)挖，約為7%的坡度，水不能自然排出。因此，在洞內(nèi)兩側(cè)修建臨時(shí)排水溝(寬40 cm、深30 cm)，在隧道一側(cè)每隔100～200 m設(shè)一個(gè)長(zhǎng)2 m、寬1.5 m、深1 m 的臨時(shí)集水井，以匯集洞內(nèi)殘水。采取堵、排、引的綜合方式將洞內(nèi)殘水集水井內(nèi)集中后，用污水泵通過(guò)洞壁排水管道逐級(jí)排至洞口污水沉淀池處理后排放，隨時(shí)保持隧道內(nèi)無(wú)積水。

6.3 洞內(nèi)防水措施

洞內(nèi)若出現(xiàn)淋水現(xiàn)象，應(yīng)采取防水措施，如加設(shè)防水板等。開(kāi)挖后若前方出現(xiàn)異常情況(如圍巖破碎、裂隙發(fā)育、鉆孔流量大等)時(shí)，應(yīng)立即停止掘進(jìn)，采取注漿堵水等措施。

7 施工通風(fēng)排煙、除塵

進(jìn)廠交通洞通風(fēng)采用正負(fù)大風(fēng)量長(zhǎng)時(shí)間抽排方法，在洞口處分別安裝1 臺(tái)2 200 m3/min 軸流風(fēng)機(jī)和1 臺(tái)1 450 m3/min 軸流風(fēng)機(jī)，2 200 m3/min 軸流風(fēng)機(jī)通過(guò)D1 200 吊掛軟風(fēng)管向洞內(nèi)進(jìn)行正壓送風(fēng)；1 450 m3/min 軸流風(fēng)機(jī)通過(guò)D1 000 吊掛硬風(fēng)管進(jìn)行負(fù)壓排煙。為確保隧道深部的通風(fēng)排煙效果，當(dāng)掘進(jìn)開(kāi)挖施工到550 m 以上，采用混合式接力通風(fēng)方式進(jìn)行通風(fēng)排煙。在洞內(nèi)700 m 處安裝1 臺(tái)2 200 m3/min 接力軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行正壓接力送風(fēng)和1 臺(tái)1 450 m3/min 接力軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行負(fù)壓排煙，并在開(kāi)挖工作面附近設(shè)局部風(fēng)扇輔助通風(fēng)，加快排煙速度。負(fù)壓風(fēng)管安裝在正壓風(fēng)管的同側(cè)洞壁上方，正壓/負(fù)壓風(fēng)管隨開(kāi)挖工作面向進(jìn)廠交通洞內(nèi)延伸。

8 施工供風(fēng)、供水、供電及照明

進(jìn)廠交通洞開(kāi)挖采用鑿巖臺(tái)車與手風(fēng)鉆鉆機(jī)相結(jié)合的鉆孔方式。施工供風(fēng)主要用于下層擴(kuò)挖、建基面修規(guī)、噴錨支護(hù)和應(yīng)急備用。在進(jìn)廠交通洞洞口布置2 臺(tái)21.5 m3/min 和1 臺(tái)20 m3/min 固定式電動(dòng)空壓機(jī)，用于手風(fēng)鉆鉆孔等供風(fēng)。

施工用水包括鉆孔、除塵、巖壁沖洗及噴錨支護(hù)等用水，自洞外系統(tǒng)供水主管接到進(jìn)廠交通洞進(jìn)口、支洞，再布置叉管接至用水點(diǎn)。

在交通洞進(jìn)口布置一臺(tái)400 kVA 變壓器形成施工供電系統(tǒng)后，由柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源。結(jié)合排水、集水井、洞內(nèi)開(kāi)挖及排風(fēng)等施工用電，在施工支洞與進(jìn)廠交通洞交界處各設(shè)置一處變壓器室，以保證施工用電效率。洞內(nèi)照明開(kāi)挖掌子面采用220 V 配1 000 W 鹵素?zé)敉豆庹彰鳎爻陶彰鞑捎?50 W 白熾燈，間距6～8 m 架空布置，架空高度不小于3.5 m。動(dòng)力電纜與照明電纜分別架空布置在洞的兩側(cè)墻上。

9 結(jié)論

(1)臨近斷層帶時(shí)加強(qiáng)隧洞收斂觀測(cè)，進(jìn)行超前預(yù)測(cè)，根據(jù)超前勘探孔揭露的地質(zhì)情況。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件發(fā)生較大變化時(shí)，暫停向前大斷面掘進(jìn)，改為先導(dǎo)洞，后逐步擴(kuò)挖。

(2)根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果和視實(shí)際地質(zhì)情況決定采用超前小導(dǎo)管或超前錨桿進(jìn)行超前支護(hù)，采用超前小導(dǎo)管地段進(jìn)行超前預(yù)注漿。

(3)不良地質(zhì)地段每次爆破后，先認(rèn)真仔細(xì)地進(jìn)行撬挖安全處理，然后立即進(jìn)行支護(hù)，開(kāi)挖一個(gè)循環(huán)支護(hù)一次，開(kāi)挖支護(hù)交替進(jìn)行。

(4)對(duì)于斷層破碎帶，在開(kāi)挖時(shí)，根據(jù)已有的地質(zhì)資料，首先判斷其在哪一側(cè)出露，為此，每茬炮結(jié)束后，要特別注意觀察首先出露側(cè)的地質(zhì)情況，一旦發(fā)現(xiàn)斷層，立即進(jìn)行鎖縫錨桿、加強(qiáng)支護(hù)錨桿、預(yù)應(yīng)力錨桿的支護(hù)施工，并依此推斷斷層的走向，提前做好支護(hù)準(zhǔn)備。

(5)對(duì)于已出露的可能失穩(wěn)的楔形體，開(kāi)挖后及時(shí)進(jìn)行錨噴支護(hù)快速封閉新出露圍巖，防止圍巖暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)因應(yīng)力釋放產(chǎn)生片邦和塌滑現(xiàn)象。

(6)如經(jīng)超前勘探發(fā)現(xiàn)有巖石破碎軟弱地段，必要時(shí)采取鋼支撐或管棚法等各種必要的支護(hù)措施。鋼支撐裝設(shè)在襯砌設(shè)計(jì)斷面以外，鋼支撐安裝后，要對(duì)破碎軟弱地帶的圍巖穩(wěn)定進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

(7)做好超前預(yù)報(bào)和補(bǔ)充勘探，主要采取超前探孔(孔徑不小于75 mm)和鉆勘探平洞(1.5×1.8 m)的方法。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，包括長(zhǎng)期預(yù)報(bào)和短期預(yù)報(bào)，在長(zhǎng)期超前預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上提前做好不良地質(zhì)洞段詳細(xì)的短期地質(zhì)預(yù)報(bào)，通過(guò)短期詳細(xì)的地質(zhì)勘探判斷出前方巖石情況并制定切實(shí)可行的支護(hù)措施以及緊急措施，配備足夠的支護(hù)及應(yīng)急材料。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，對(duì)需要進(jìn)行長(zhǎng)距離勘測(cè)的破碎帶和涌水地段，采用彈性波反射方法對(duì)斷層、破碎帶進(jìn)行勘探；采用紅外線測(cè)溫法進(jìn)行探水。

(8)開(kāi)挖過(guò)程中，適時(shí)布置變形觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)洞室圍巖進(jìn)行收斂觀測(cè)，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)的反饋信息和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，及時(shí)調(diào)整開(kāi)挖方法和支護(hù)參數(shù)，確保施工安全。依據(jù)圍巖變形情況，跟進(jìn)二次襯砌砼澆筑。

事實(shí)證明，該大斷面隧道在柔弱地層采取的上述施工措施取得了良好的效果，保證了開(kāi)挖的質(zhì)量、安全和施工進(jìn)度。