排洪隧洞施工技術(shù)

鄭 衡

(遵義市水利水電工程建設(shè)總公司，貴州 遵義 563000))

排洪隧洞施工技術(shù)

鄭 衡

(遵義市水利水電工程建設(shè)總公司，貴州 遵義 563000))

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水利工程建設(shè)的規(guī)模在不斷的擴(kuò)大。排洪隧洞施工作為水利工程建設(shè)中的一個(gè)重要組成部分，受到越來越多的關(guān)注。排洪隧洞的施工因?yàn)槭艿刭|(zhì)條件、施工條件以及安全穩(wěn)定性等因素的制約而成為水利工程建設(shè)中的難題。文章主要根據(jù)實(shí)例闡述了排洪隧洞的具體施工技術(shù)。

排洪；隧洞；施工；爆破；支護(hù)

1 工程概況

某排洪隧洞為城門洞形，寬4.5m，高5.0m，斷面面積20.8m2。洞長(zhǎng)3861m?？v坡3.32%。薄層至中厚層灰?guī)r。

第一個(gè)彎道：轉(zhuǎn)彎半徑90m，轉(zhuǎn)角14.11°。

第二個(gè)彎道：轉(zhuǎn)彎半徑90m，轉(zhuǎn)角27.58°。均為左轉(zhuǎn)彎道。

根據(jù)目前地質(zhì)情況，隧洞開挖采用鉆爆法，以新奧法理論指導(dǎo)施工。采用直線型掏槽，按設(shè)計(jì)開挖輪廓線布置周邊炮眼、輔助眼。工作面同時(shí)開動(dòng)2臺(tái)YT—27型氣腿式鑿巖機(jī)鉆眼作業(yè)。

2 具體施工技術(shù)要點(diǎn)

隧洞施工時(shí)必須在其洞口附近設(shè)置施工圍堰。圍堰斷面示意圖見圖1。

圖1 圍堰斷面示意圖

2.1 施工方法

圍堰施工方法根據(jù)實(shí)際情況(了解當(dāng)?shù)刈畲蠛樗?采用2種方案：

1)在河道兩岸原河堤的位置加高培厚。采用人工配合機(jī)械，人工編織袋裝土筑圍堰，填筑黏土心墻閉氣，編織袋黏土用農(nóng)用車或人力車運(yùn)至工作面，用人工堆疊。

圍堰的高度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定，堰頂高出水面當(dāng)?shù)刈畲蠛樗恢辽?.5m，各個(gè)洞口的最大洪水位可向地方村民調(diào)查了解。

圍堰的頂寬1.2m，底寬 3.5～4m，坡度為1∶0.8，具體實(shí)施可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，保證圍堰的自身穩(wěn)定[1]。

2)堤腳及基礎(chǔ)若為砂礫透水層，在堤壩迎水坡鋪設(shè)防滲膜布，防止水流滲入。上游段河道根據(jù)上述方案施工80～100m，下游段河道圍堰施工60～80m，保證河道漲水不會(huì)對(duì)進(jìn)洞口造成危害。

2.2 施工排水

施工排水要注意以下2點(diǎn)：

1)在洞臉頂部設(shè)排水溝下設(shè)集水井，挖一排水溝把水統(tǒng)一引至集水井處用潛水泵抽排，采用13～19cm潛水泵抽水，用橡膠軟管接至圍堰3m 以外。

2)隧洞內(nèi)滲水的抽排方案：工作面在出口處的向上坡方向開挖隧洞時(shí)，在洞室一側(cè)開設(shè)排水溝，利用排水溝自流排水，排水溝隨工作面的掘進(jìn)開鑿，并經(jīng)常清理，必要時(shí)，設(shè)置水溝蓋板。

工作面在進(jìn)水口處的向下坡方向開挖隧洞時(shí)，在工作面前方設(shè)置集水井或集水箱，將洞室內(nèi)滲水自流至集水井，再用水泵抽排至洞外。

抽水泵的容量比最大滲水量大30%～50%，并保證有100%的備用量，重要部位設(shè)備用電源。開挖工作面和局部地段的集水，用潛水泵抽排至集水井[2]。

2.3 洞口明挖與支護(hù)

洞口明挖自上而下分層開挖，洞口土方明挖采用PC—200挖掘機(jī)挖裝5t自卸車運(yùn)輸，洞口石方明挖采用松動(dòng)爆破，鉆孔采用 YT27型風(fēng)鉆配9m3/min移動(dòng)式空壓機(jī)，PC—200挖掘機(jī)配5t自卸車運(yùn)方。

明挖主要施工程序：坡面清理→錨桿施工→掛鋼筋網(wǎng)→噴混凝土施工→下層開挖[3]。

坡面在噴混凝土之前必須做好表面清理，包括清理所有松散巖塊或其他影響混凝土黏著的污跡、臟物；清除表面積水及疏排裂隙滲漏水等。

2.4 光面爆破技術(shù)

本工程爆破施工主要采用微振動(dòng)控制爆破技術(shù)。同時(shí)為了對(duì)施工中超挖的現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)防，可以采用光面爆破技術(shù)。

在進(jìn)行光面爆破技術(shù)的運(yùn)用中，為了有效地減少超挖量，因而要求該技術(shù)在施工過程中要求炮眼爆破不僅能夠進(jìn)行有效的爆破，還能夠使得爆破完成之后形成一個(gè)比較規(guī)矩的形狀，盡可能的使爆破對(duì)圍巖的影響進(jìn)行降低。

在進(jìn)行光面爆破施工中，對(duì)施工效果產(chǎn)生影響的因素有很多，主要因素如炸藥的影響、鉆孔的影響以及地質(zhì)條件的影響[4]。

根據(jù)相關(guān)資料查詢以及工程實(shí)際情況，本工程爆破施工中具體參數(shù)要求如下：炮眼間距E=8d～15d、炮眼密集系數(shù)m=0.7～1.0、最小抵抗線W=10d～20d或者W=E/m、不耦合系數(shù)D=1.5～2.0、裝藥集中度q=0.04～0.4kg/m。

2.4.1 起爆方式

在進(jìn)行隧洞開挖設(shè)計(jì)時(shí)，具體情況應(yīng)該以光面爆破的要求為依據(jù)，鉆孔的大小需要根據(jù)工程實(shí)際情況以及相關(guān)要求為依據(jù)，本工程主要采用的炸藥為小直徑光爆炸藥，相鄰兩個(gè)炮眼之間的距離控制在50cm左右，裝藥的方式應(yīng)該是每隔一個(gè)炮眼進(jìn)行裝藥。裝藥結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 裝藥結(jié)構(gòu)

在進(jìn)行輔助眼以及掏槽眼的裝藥施工時(shí)，需要采取的手法應(yīng)該是連續(xù)進(jìn)行裝藥，爆炸的間隔時(shí)間應(yīng)該是毫秒，主要采用的炸藥類型為φ32×200、2#巖石硝銨炸藥，輔助眼以及掏槽眼中所裝的炸藥的含量應(yīng)該是眼的容量的70%～85%。

在進(jìn)行掏槽方式的選擇時(shí)，需要對(duì)工程中圍堰的夾制力進(jìn)行確定，因而本工程采用的掏槽方式為直線方式，確保掏槽效果。

2.4.2 鉆孔作業(yè)

在進(jìn)行爆破眼鉆取之前，需要對(duì)本工程開挖的輪廓線進(jìn)行測(cè)量和描繪，然后選擇出周邊眼以及掏槽眼的具體位置[5]。

在本工程中，根據(jù)工程實(shí)際情況，主要采用的鉆孔機(jī)械為YT—27型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，根據(jù)工程的設(shè)計(jì)要求以及地址要求，本工程鉆孔的深度控制在205cm左右，并且為了加快工程進(jìn)度，在進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，每一個(gè)工作面應(yīng)該同時(shí)配備兩臺(tái)鉆機(jī)進(jìn)行施工，并且在進(jìn)行鉆孔具體位置確定時(shí)，施工人員需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

鉆孔應(yīng)該嚴(yán)格按照鉆爆設(shè)計(jì)圖，采用激光導(dǎo)向儀配合全站儀，精確測(cè)量中線水平，高程用水準(zhǔn)儀測(cè)量，用鋼尺結(jié)合激光導(dǎo)向儀、全站儀及水準(zhǔn)儀布孔施工。

2.4.3 爆破

在爆破工作施工之前，需要準(zhǔn)備好爆破作業(yè)需要用的施工材料，在對(duì)爆破眼進(jìn)行裝藥之前需要將鉆孔清理干凈，并對(duì)鉆孔的具體情況進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)有坍孔或者是堵塞的情況，那么需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的處理，保證鉆孔的正常裝藥。

在進(jìn)行裝藥的過程中，裝藥的順序應(yīng)該是從上到下，先裝兩邊再裝中間的方式。導(dǎo)爆管連線采用“一把抓”法，配兩個(gè)起爆雷管，裝藥結(jié)束經(jīng)安全檢查后起爆。

在爆破作業(yè)中，爆破的效果、形成的洞的好壞以及鑿巖的工作量都與炮眼的數(shù)量有著直接的聯(lián)系。在本工程施工中，應(yīng)該根據(jù)相關(guān)計(jì)算公式將爆破眼的數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，接著再根據(jù)工程的實(shí)際情況進(jìn)行不斷的調(diào)整，以確定最佳的炮眼數(shù)量。炮眼布置圖見圖3。

針對(duì)各類巖石初次選用爆破參數(shù)，在施工中可按照選定的參數(shù)總結(jié)每次爆破效果，測(cè)量半孔率和輪廓不平整度，不斷調(diào)整光爆參數(shù)。爆破參數(shù)見表1。

2.5 錨噴支護(hù)

在工程施工中，為了對(duì)圍堰的暴露時(shí)間進(jìn)行有效的控制，以防圍堰產(chǎn)生變形，因而本工程錨噴支護(hù)主要采用新奧法進(jìn)行。

2.5.1 錨桿施工

錨桿施工應(yīng)注意以下4點(diǎn)：

1)在錨桿施工中，為了對(duì)錨桿的長(zhǎng)度進(jìn)行確定，需要以相關(guān)設(shè)計(jì)要求以及工程實(shí)際情況為依據(jù)，并且還要結(jié)合工程監(jiān)控測(cè)量的結(jié)果來確定。

2)錨桿孔軸線應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，對(duì)于長(zhǎng)大隧道，為保證拱質(zhì)錨桿的鉆孔方向，應(yīng)采用必要的設(shè)備。

3)逐孔檢查孔梁。

4)錨桿安裝施工，注漿作業(yè)，需進(jìn)行全過程的旁鉆。

圖3 城門型隧洞炮眼布置示意圖

表1 爆破參數(shù)

2.5.2 噴射混凝土施工

為了充分發(fā)揮噴射混凝土的支護(hù)效果，實(shí)現(xiàn)噴射混凝土的設(shè)計(jì)功能(包括強(qiáng)度、厚度、連接、密度)，應(yīng)重點(diǎn)抓好如下工作：

1)對(duì)開挖斷面的尺寸大小進(jìn)行檢查，并且將開挖段面的雜物進(jìn)行清理，使得斷面得到良好的處理和保護(hù)處。

2)在噴射混凝土施工中，混凝土施工所需要的原材料的質(zhì)量要求必須滿足工程設(shè)計(jì)要求。

3)工程中應(yīng)該對(duì)混凝土的配合比進(jìn)行嚴(yán)格的控制，通過有效的計(jì)算公式對(duì)其進(jìn)行確定，并且再進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，保證混凝土配合比的有效性。

4)本工程混凝與攪拌施工中，主要采用的攪拌機(jī)械為強(qiáng)制式攪拌機(jī)，在攪拌過程中需要進(jìn)行均勻的攪拌，并且只有需要用的時(shí)候再進(jìn)行攪拌。

5)選用的噴射機(jī)應(yīng)密封性能良好，輸料連續(xù)、均勻。

6)采用濕噴工藝。

2.5.3 監(jiān)控量測(cè)

監(jiān)控量測(cè)是“新奧法”隧道施工的最主要管理工作內(nèi)容，也是確保施工質(zhì)量、安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。通過監(jiān)控量測(cè)的實(shí)施，得到實(shí)施中隧道的圍巖力學(xué)數(shù)據(jù)，反過來指導(dǎo)隧道的施工及設(shè)計(jì)更改。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，文章通過對(duì)水工隧洞施工技術(shù)的介紹，我們對(duì)其有了初步了解。但由于每一個(gè)水利工程隧洞的施工技術(shù)受所實(shí)施的工程狀況、環(huán)境、地質(zhì)、圍巖等不同情況的影響，則其具體的施工技術(shù)也會(huì)有所不同，所以在具體的工程施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體的情況和施工能力形成具體的施工技術(shù)，提高施工技術(shù)的水平。

[1]伊禮.錨噴支護(hù)在楓林水利樞紐工程引水隧洞施工過程中的應(yīng)用[J].小水電，2011(06)：109-111.

[2]郭陜?cè)?論我國(guó)隧道和地下工程技術(shù)的研究和發(fā)展[J].隧道建設(shè)，2004，24(05)：1-5.

[3]劉洋.大跨度水利水電工程隧道或隧洞施工方法研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009(05)：77.

[4]陳庚有，何穗燕.東改工程沙灣隧洞主要施工技術(shù)[J].西部探礦工程，2007(05)：124-126.

[5]劉英麗，劉曉娟，趙文海.隧洞施工技術(shù)方法探討[J].黑龍江水利科技，2008，36(04)：43.

1007-7596(2014)01-0186-03

2013-11-25

鄭衡(1964-)，男，貴州遵義人，工程師，從事工作水利工程施工工作。

TV554

B