河曲引黃灌溉工程5號(hào)隧洞進(jìn)口段施工

于躍偉

（定襄縣水利設(shè)計(jì)室 山西定襄 035400）

1 河曲引黃灌溉工程概況

河曲引黃灌溉工程從河曲縣境內(nèi)黃河上游的龍口水利樞紐左岸壩段取水，設(shè)計(jì)輸水干線一條，采用隧洞、暗涵、渡槽、管道等方式向下游輸水到巡鎮(zhèn)陽(yáng)面村，全長(zhǎng)33.96 km，設(shè)計(jì)流量渠首7.4 m3/s。可灌溉農(nóng)田6787 hm2，同時(shí)可供工業(yè)用水1500萬(wàn)m3。5號(hào)隧洞在整體輸水線路的中部河曲縣城段，從13+000 至 16+345，全長(zhǎng) 3345 m,其進(jìn)口段 13+000～13+470，長(zhǎng)度470 m。工程等級(jí)：三等。主要永久建筑物3級(jí)；次要建筑物4級(jí)；臨時(shí)建筑物5級(jí)。輸水方式：無(wú)壓流。設(shè)計(jì)流量：5號(hào)隧洞2.24 m3/s。

2 5號(hào)隧洞進(jìn)口段地質(zhì)情況

5號(hào)隧洞進(jìn)口13+000 m位于縣城東的坪泉村南，地形平坦，地貌上屬黃河二級(jí)階地。13+000～13+150 m段地層巖性為黃土---風(fēng)成或水成，具中等壓縮性和非自重濕陷性，具大孔隙，地下水活動(dòng)弱或無(wú)，強(qiáng)度極低，圍巖類型為Ⅴ類。13+150～13+540 m地層巖性為第四系上更新統(tǒng)沖洪積砂卵石，分選性好，磨圓差，泥質(zhì)充填，散體結(jié)構(gòu)，地下水活動(dòng)有或強(qiáng)烈，圍巖類別為Ⅴ類，穩(wěn)定性極差。

工程區(qū)存在有地表水和地下水，地表水有麻黃溝等溝中的流水，平時(shí)流量不大，雨季洪水流量較大；地下水主要有松散層孔隙潛水和基巖裂隙水及碳酸鹽巖巖溶水。

3 線路及施工方案的確定

河曲縣引黃灌溉工程5號(hào)隧洞進(jìn)口段13+000～13+470 m由于工程地質(zhì)條件復(fù)雜，隧洞按原設(shè)計(jì)新奧法施工技術(shù)要求高、難度大，存在安全問題，提出了3種施工方案供比較采用。

3.1 線路改在沿黃路東，明挖施工

從引黃線路樁號(hào)12+200 m（移動(dòng)信號(hào)塔西）始變線至13+550 m（觀禮臺(tái)東南），全長(zhǎng)1280 m，全部明挖，在13+550 m見基巖后做隧洞進(jìn)口。

優(yōu)點(diǎn)：可較原線路縮短70 m，避免了與沿黃公路的交叉干擾（原線路在12+400和13+400分別與沿黃公路交叉）。

缺點(diǎn)：1）開挖存在30～40 m的高邊坡，且下部7 m為含水砂卵石層，仍有安全隱患。2）工程量顯著增加，投資加大幅度較大。3）隧洞線路產(chǎn)生彎道，出渣不便。

3.2 沿原線路明挖施工

即將隧洞13+000～13+550 m段全部明挖，在13+550 m見基巖后做隧洞進(jìn)口。

優(yōu)點(diǎn)：30～40 m的高邊坡開挖段長(zhǎng)度較方案一縮短，洞挖長(zhǎng)度縮短550 m。

缺點(diǎn)：1）仍存在30 m以上的高邊坡開挖，且下部7 m為含水砂卵石層，仍有安全隱患。2）存在挖斷沿黃公路近100 m的交叉干擾。3）投資仍然較大。

3.3 沿原線路明挖結(jié)合洞挖施工

即將隧洞13+000～13+290 m段明挖，將13+290～13+470 m高噴灌漿或固結(jié)灌漿處理后洞挖。

優(yōu)點(diǎn)：1）邊坡開挖最大高度23 m，且下部沒有含水砂卵石層，安全度較高，施工容易。2）僅鉆孔時(shí)與沿黃公路有部分交叉干擾。

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缺點(diǎn)：采用高噴灌漿或固結(jié)灌漿處理砂卵石層，投資需增加。

經(jīng)過對(duì)上述三個(gè)方案技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，我們認(rèn)為第三方案比較安全可行，利用高噴與明挖時(shí)間的搭接，可縮短工期；同時(shí)投資增加幅度也最少；利用高噴固結(jié)增加圍巖穩(wěn)定，提高了施工的安全性。在河曲引黃灌溉工程13+000～13+470 m段采用第三方案施工。

4 具體施工方案

4.1 13+000～13+290 m明挖段

為減少工程施工對(duì)沿黃公路的交叉干擾，保證工程開挖邊坡不影響沿黃公路的安全通行，5號(hào)隧洞13+000～13+290 m段明挖施工。此段隧洞為避免基槽開挖后長(zhǎng)時(shí)間暴露影響安全，同時(shí)盡量縮短回填土方占用土地的時(shí)間，在開挖后就很快進(jìn)行混凝土澆筑，隨后回填。為滿足5號(hào)隧洞下段出渣的通行要求，明洞凈斷面尺寸 為擴(kuò)大斷面，即2.5 m×2.2 m。隧洞二次襯砌厚40 cm，采用C25混凝土，下設(shè)10 cm厚C15混凝土墊層。

隧洞開挖底寬部分施工富裕度4.9 m，邊坡每10 m高設(shè)1.5 m寬?cǎi)R道，從上至下坡比依次為：1:1.5、1:1.75、1：2.0。為防止外部雨水流入，基槽上部四周地面設(shè)1.0 m高擋水土堰。13+000～13+230 m僅素噴C20混凝土，13+230～13+290 m兩側(cè)邊坡及臨時(shí)進(jìn)口洞臉掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土，即以φ38鋼管間排距2 m×2 m，一排5 m長(zhǎng)，一排3 m長(zhǎng),成梅花狀布置，鋼管以尖端形式釘入開挖面，鋼筋網(wǎng)鋼筋直徑φ6,網(wǎng)格12 cm×12 cm,噴C20混凝土厚8 cm。

由于13+145～13+290 m段在隧洞頂部3 m左右尚有砂卵石層，且有地下水逸出，施工極為困難。為此在樁號(hào)13+165、13+215和13+265 m處兩側(cè)各鉆打一眼排水井，共6眼，井內(nèi)徑120 cm，井底高程低于洞底1 m，施工時(shí)先用排水井抽排地下水，再沿周邊開挖1 m深溝槽，然后澆筑邊坡?lián)踝o(hù)混凝土，最后挖除中間砂卵石。下一層按前述步驟依次施工,逐層開挖到隧洞設(shè)計(jì)底面后澆筑混凝土墊層。邊坡?lián)踝o(hù)混凝土墻采用C20，高1.3 m，寬0.6 m，上下混凝土墻由水平厚0.3 m的混凝土搭接，施工過程中要求搭接緊密。

4.2 13+290～13+470 m高噴灌漿處理后洞挖段

此段隧洞地層巖性為第四系上更新統(tǒng)沖洪積砂卵石，且地下水活動(dòng)有或強(qiáng)烈，如用超前小導(dǎo)管注漿、或瓦楞板超前支護(hù)等施工方法雖也可對(duì)圍巖起到保護(hù)作用，費(fèi)用也較節(jié)省，但施工進(jìn)度緩慢，據(jù)同類工程經(jīng)驗(yàn)每天進(jìn)尺僅1 m左右，13+290～13+470 m段就需工期半年，為此采用高噴灌漿或固結(jié)灌漿處理后再洞挖，可與前段明挖工期搭接。固結(jié)灌漿由于地層影響難以確定形成的砂卵石固結(jié)范圍和強(qiáng)度，且施工速度慢，而高噴灌漿則可以克服上述缺點(diǎn)，從工程安全和進(jìn)度考慮，施工時(shí)采用高噴灌漿處理方案。

高噴灌漿在上段開挖前施工，高噴注漿起始樁號(hào)為13+290 m，至基巖線高于隧洞襯砌頂部2 m處止，該段巖石覆蓋層仍然較薄，進(jìn)洞后小循環(huán)施工，隨時(shí)觀察洞內(nèi)地質(zhì)變化。樁號(hào)13+470～13+480 m為漸變段,樁號(hào)13+480 m以后隧洞凈尺寸改為 1.7 m×1.8 m(寬×高）。

13+290～13+380 m高噴灌漿處理后洞挖段隧洞不再進(jìn)行噴錨支護(hù)，直接采用C20混凝土襯砌，厚40 cm。高噴段從基巖線與隧洞拱腳交接處至高噴段終止樁號(hào)按Ⅴ類圍巖進(jìn)行支護(hù)。

高噴采用旋噴樁，梅花狀布置，樁徑1.0 m，孔距75 cm，排距86 cm，邊樁長(zhǎng)4.35 m，中樁長(zhǎng)2.0 m，相互搭接成拱形。高噴樁13+290～13+332 m段1號(hào)～7號(hào)樁長(zhǎng)不變，樁底高程隨著洞線縱坡而降低。13+332～13+380 m段2號(hào)～6號(hào)樁長(zhǎng)不變，1號(hào)、7號(hào)樁長(zhǎng)隨著基巖界線提高而縮短。13+380～13+418.71 m段1號(hào)～7號(hào)樁位置隨著基巖線往上升到隧洞頂處。13+418.71～13+470 m段1號(hào)～7號(hào)樁長(zhǎng)不變，位置隨著基巖線往上升到隧洞頂2 m處。13+290-13+418.71 m單、雙樁各150排，13+418.71-13+470 m，高噴注漿樁隨著基巖線向上移動(dòng),單、雙樁各60排。

高噴注漿采用三管法噴射注漿，施工執(zhí)行《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》，要求鉆孔孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差不得大于50 mm,鉆孔有效深度應(yīng)超過設(shè)計(jì)墻底深度0.3 m,鉆孔孔徑應(yīng)大于噴射管外徑20 mm以上,鉆孔斜率不大于孔深的1%；將注漿管插入土層時(shí)為防止泥沙堵塞噴嘴，可以邊射水邊插管，水壓力不大于1.0 MPa；噴漿時(shí)技術(shù)人員必須時(shí)刻注意檢查漿液初凝時(shí)間、注漿流量、風(fēng)量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度等參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求，并且隨時(shí)做好記錄，繪制作業(yè)過程曲線。

高噴施工完畢，可按照普通V類圍巖土洞的施工方法進(jìn)行洞挖和襯砌。

5 結(jié)束語(yǔ)

該段施工采用方案三進(jìn)行是科學(xué)的，既縮短了工期，又克服了砂礫石含水土洞不好施工的難度，解決了該段施工的安全隱患。