東山供水工程隧洞施工技術(shù)

王 波

（山西省滹沱河坪上水利工程管理局 山西太原 030002）

1 工程概況

山西省晉中東山供水工程主要位于山西省晉中市，是“山西大水網(wǎng)”第五橫規(guī)劃工程，是“十二五”期間重點建設(shè)互連互通工程之一。工程輸水管（洞）線全長254.64 km，其中壓力管線長178.06 km，隧洞長 72.22 km，洞穿管長 3.11 km，涵（管）1.25 km。年總供水量11 219萬m3。主要建筑物包括進水塔、泵站、調(diào)壓井、壓力管道、隧洞、附屬建筑物等。

1號隧洞位于左權(quán)縣和榆社縣境內(nèi)，全長約30.1 km，施工布置8條支洞，隧洞為無壓輸水隧洞，斷面形式為城門洞型，凈寬2.5 m，凈高2.96 m，采用全斷面鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度300～400 mm。

2 工程地質(zhì)

隧洞沿線地層巖性為二疊系下統(tǒng)下石盒子組泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、中細砂巖為主，夾鋁質(zhì)泥巖；二疊系上統(tǒng)上石盒子組砂巖、頁巖、砂質(zhì)泥巖夾砂質(zhì)頁巖，夾燧石層；二疊系上統(tǒng)石千峰組紫紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾中細粒長石砂巖，頂部為厚層中細粒長石砂巖夾紫紅色泥巖；三疊系下統(tǒng)劉家溝組淺灰、紫紅色、淺紫色薄～中厚層細粒長石砂巖夾紫紅色泥巖間礫巖數(shù)層；三疊系下統(tǒng)和尚溝組紫紅、磚紅色泥巖，砂質(zhì)泥巖夾薄層細粒長石砂巖；三疊系中統(tǒng)二馬營組第一亞組厚、中薄層中細粒長石砂巖夾紫紅色泥巖及灰綠色頁巖；第四系中更新統(tǒng)淡紅色低液限黏土。第四系全新統(tǒng)洪沖積卵石混合土、級配不良礫(砂)夾低液限粉土。

3 隧洞開挖施工方案

東山供水工程1號隧洞Ⅲ、Ⅳ類圍巖隧洞開挖采用新奧法全斷面一次爆破開挖；Ⅴ類圍巖采用臺階法施工，人工配合機械開挖，局部采用弱松動爆破，并根據(jù)不同的圍巖類別及時進行一次支護。開挖工序每個循環(huán)的主要作業(yè)包括測量放線、布眼、鉆孔、裝藥、爆破、通風(fēng)、處理懸石和出渣。

1）測量：首先根據(jù)設(shè)計圖紙在開挖掌子面上測量放線確定開挖高程、中線和輪廓線，根據(jù)圍巖類別和工程地質(zhì)條件確定炮眼數(shù)量、位置、傾斜度等。在布眼時，選擇合理的掏槽眼，盡量增大破碎巖石的臨空面，提高爆破效果。

2）鉆孔：然后搭建鉆孔操作架，分上下兩層采用3臺氣腿式Y(jié)T28型風(fēng)動鑿巖機進行鉆孔，要求水平周邊孔偏差不得大于5 cm，其它爆破孔偏差不得大于5 cm。

3）裝藥：鉆孔完成后，用高壓風(fēng)（水）將炮孔徹底吹掃干凈，再將一個藥卷放進炮孔口，接著順序裝入兩到三個藥卷，最后用木制炮棍輕輕將藥卷推至炮孔深處。裝藥后，用事先拌制好的炮泥或者其它封堵材料對每個炮孔進行封堵，孔口封堵要密實?？變?nèi)炸藥一般采用2號巖石乳化炸藥，在有滲水出現(xiàn)時，采用防水乳膠炸藥。

4）炮孔聯(lián)網(wǎng)：周邊孔采用導(dǎo)爆索進行聯(lián)網(wǎng)，掏槽孔及輔助孔采用塑料導(dǎo)爆管聯(lián)網(wǎng)，最后用火雷管引爆。其起爆順序為先起爆掏槽炮孔，接著起爆輔助孔，然后是側(cè)頂光爆孔，最后是底板孔。為了保證各類炮眼之間的起爆時差，增強起爆效果，在選用毫秒雷管時一般隔段使用，即選用1號、3號、5號、7號、9號、11號、13號等。

5）通風(fēng)排險：爆破完成后，采用軸流通風(fēng)機進行強力通風(fēng)，以排除和沖淡由爆破產(chǎn)生的有害氣體，同時降低鑿巖引起的粉塵，補充新鮮空氣。通風(fēng)后立即接通照明線路，處理啞炮和懸石，確定工作面無危險隱患后，方可進行出渣和下一開挖循環(huán)作業(yè)。

6）出渣：隧洞開挖施工過程中，出渣是直接關(guān)系到工作效率和施工進度的關(guān)鍵工序。裝渣設(shè)備的裝渣能力、每次開挖的土石方量及運輸設(shè)備的運輸能力應(yīng)互相協(xié)調(diào)，功能配套。

本工程坡度小于15°的平洞采用160型履帶式扒渣機或裝載機裝渣，配合農(nóng)用車無軌運輸出渣。坡度大于15°的斜洞采用160型履帶式扒渣機或小型挖掘機裝渣，并安裝軌道采用提升絞車牽引礦車有軌運輸出渣。

4 隧洞初期支護

根據(jù)圍巖類別，采用不同型式進行初期支護。Ⅲ類圍巖：打Φ25隨機錨桿，L=2.0 m，噴8 cm厚的C20混凝土。Ⅳ類圍巖：頂拱布置Φ25@1.0 m×1.0 m,長2.0 m的系統(tǒng)錨桿，梅花型布置，噴10 cm厚C20混凝土。Ⅴ類圍巖：采用Φ42，長L=3.5～6.0 m注漿導(dǎo)管或Φ25超前錨桿支護，并采用14號工字鋼拱架支撐，間距1~2 m，兩榀鋼拱架之間用聯(lián)系筋聯(lián)接，頂拱、側(cè)墻掛Φ8@15 cm×15 cm鋼筋網(wǎng)，噴12 cm厚C20混凝土。

5 二次混凝土襯砌

隧洞二次襯砌采用鋼筋混凝土襯砌，根據(jù)圍巖類別不同襯砌厚度為25～40 cm，每10 m一段，每段分兩次進行混凝土澆筑，先襯砌底板，再襯砌邊墻和頂拱。施工步驟主要包括施工放樣、綁扎鋼筋、鋼模臺車就位、抹油、安裝擋頭模板和止水帶、澆筑混凝土及拆模與養(yǎng)護等。

1）基面處理：在主洞底板混凝土澆筑前，先用高壓風(fēng)配合人工清除底板雜物，灑水潤澤，在混凝土澆筑前保持潔凈和濕潤。在兩側(cè)墻及頂拱混凝土澆筑綁扎鋼筋前，先用高壓水將頂拱及兩側(cè)墻基面清洗干凈。

2）施工縫處理：待底板混凝土初凝至終凝前適當(dāng)時機，人工鑿毛形成凹形建槽，以防止施工縫滲水。用壓力水沖毛，沖去乳皮和灰漿，露出粗砂?；蛐∈Ｔ跐仓乱粋}混凝土前，將經(jīng)過沖毛和打毛的縫面認真清除松動的石子、泥砂和污物，再次用壓力水沖洗干凈，并排除積水，確保新老混凝土良好結(jié)合。

3）鋼筋制安：施工所用鋼筋均按設(shè)計圖紙在加工廠加工成形運至洞內(nèi)，現(xiàn)場測量放線、搭設(shè)鋼筋架，在鋼筋架上標(biāo)出鋼筋間距，按順序綁扎成型，在鋼筋架設(shè)安裝之后，及時加以固定保護，避免發(fā)生錯動和變形。

4）模板安裝：施工模板采用鋼模臺車進行混凝土襯砌，堵頭模板采用木模板拼裝而成。鋼模臺車就位之前首先進行模板的清理和涂刷脫模油脂或脫模劑，確保模板表面潔凈和脫模涂層的均勻。

鋼模臺車移動至待澆倉位，按照測量控制點位調(diào)節(jié)橫送油缸使模板與隧洞中心線對齊，然后調(diào)整頂模油缸和側(cè)模油缸，使鋼模臺車與已澆筑的混凝土搭接嚴密，避免漏漿和錯臺。在堵頭模板安裝的過程中，注意保護止水帶，避免造成止水帶損傷。

5）混凝土澆筑：混凝土采用HZS50型混凝土拌和站拌料，HBT40型混凝土輸送泵送至倉位。在澆筑過程中，合理地控制入倉速度和振搗方式，尤其是在底拱部位，避免入倉過快導(dǎo)致混凝土中氣體不能及時排出，并控制底板拆模時間，避免破壞混凝土面層。

6 結(jié)束語

東山供水工程隧洞工程存在工期緊、任務(wù)重、施工難度大的特殊性，在隧洞開挖出渣、一次支護和二次混凝土襯砌過程中遇到很多技術(shù)難題，通過合理的現(xiàn)場布置、設(shè)備選型和工序銜接，節(jié)省了工期，加快了工程進度。