晉中東山供水工程隧洞開挖施工與質(zhì)量控制

趙成榮

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 晉中東山供水工程六標(biāo)隧洞概況

該標(biāo)段地下洞室開挖主要包括隧洞3號、5號、6號、7號土石方洞挖，其中隧洞長3號約276 m、5號約752.8 m，6號約335.5 m，7號約707 m；3號洞為土巖混合段，為城門洞形，其余洞為土洞，為馬蹄形。

2 土洞開挖方案

2.1 土洞開挖工序

3號隧洞土洞段開挖施工工序?yàn)椋洪_挖測量放線→上半部分土方超前錨桿及開挖→上半部分鋼支撐掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)→下半部分土方開挖→下半部分鋼支撐掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)→下一段土洞。

5號、6號、7號隧洞土洞開挖施工程序?yàn)榘凑铡肮艹?、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、勤測量、早封閉”的原則進(jìn)行。

洞內(nèi)施工工序：開挖測量放線→超前錨桿→扒渣機(jī)土方開挖→安設(shè)鋼拱架掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)→下一段土洞。

隧洞洞內(nèi)開挖支護(hù)按照原設(shè)計(jì)，采用超前錨桿加鋼拱架的支護(hù)方案。

洞身段為碎石土、流砂且出現(xiàn)突水涌水現(xiàn)象時(shí)，采用管棚灌漿方案支護(hù)。先噴掌子面，進(jìn)行全斷面、全封閉的超前預(yù)注漿。灌漿材料根據(jù)灌漿試驗(yàn)采用水泥砂漿或化學(xué)材料，灌漿壓力不高于0.2 MPa，然后利用小型挖掘機(jī)開挖。管棚鋼管采用Φ42鋼管，壁厚6.0 mm，鉆孔深6.0 m；管長6.0 m，鋼管間距不大于0.4 m。鉆孔方向與洞軸線呈3°夾角，偏向洞外。管棚循環(huán)搭接長度1.0 m，掌子面外露0.7 m，管棚與下部橫向架設(shè)的鋼拱架焊接，鋼管與鋼支撐一起形成防護(hù)棚架，再對頂棚和洞壁掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，噴厚15 cm的C20混凝土。

遇地質(zhì)條件好，土質(zhì)堅(jiān)硬且滲水量較小的地段，采用全斷面開挖，Φ28螺紋鋼超前錨桿加鋼拱架的支護(hù)方案，超前錨桿采用28風(fēng)鉆打孔，單根長度為3 m，間距不大于0.2 m,共19根。鉆孔方向與洞軸線為3°角，偏向洞外。錨桿搭接長度為1.0 m，掌子面外露0.7 m，超前錨桿與下部橫向架設(shè)的鋼拱架焊接，超前錨桿與鋼支撐一起形成安全防護(hù)棚架，然后再對頂棚和洞壁掛設(shè)鋼筋網(wǎng)并噴厚15 cm的C20混凝土。

洞內(nèi)采用小型挖掘機(jī)松土，扒渣機(jī)配合四輪車進(jìn)行開挖出渣，每次進(jìn)尺控制在1～2 m以內(nèi)。開挖完成后洞底先鋪0.5 m的片石，安裝長2.96 m的 18號工字鋼地梁，鋼拱架間距1 m，拱架分四段采用鋼板螺絲連接，頂部與超前錨桿焊接。

根據(jù)洞內(nèi)地質(zhì)情況確定一次開挖長度，然后進(jìn)行2次襯砌及回填灌漿，一次開挖長度一般控制在2～3 m以內(nèi)。

2.2 開挖測量放線

首先對設(shè)計(jì)提供的測量控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測，施工控制網(wǎng)按四等附合導(dǎo)線進(jìn)行布設(shè)，每300 m布設(shè)一控制點(diǎn)，精度和密度即能滿足施工要求；施工導(dǎo)線控制網(wǎng)須對進(jìn)洞點(diǎn)聯(lián)測，然后利用進(jìn)洞點(diǎn)，在洞臉面上確定隧洞頂拱圓心，利用該圓心畫出開挖輪廓線，隨著洞身開挖的延伸，在洞內(nèi)底板一側(cè)相對固定且不易破壞的地方按每150 m布設(shè)一基本導(dǎo)線點(diǎn)，同時(shí)測設(shè)三角高程。在施工中，要注意對控制點(diǎn)的保護(hù)和復(fù)測，以確保隧洞順利貫通。洞身開挖60～70 m后，在洞頂安設(shè)激光指向儀進(jìn)行定向，激光指向儀的安設(shè)要準(zhǔn)確，每次放樣前要檢查指向儀的方向偏離情況，并定期對指向儀的方向用全站儀進(jìn)行校正。

2.3 土洞開挖施工方法

土洞開挖采用小挖機(jī)松土，扒渣機(jī)配合1.8 t農(nóng)用自卸汽車進(jìn)行出渣，人工進(jìn)行修整。

5號、6號、7號隧洞開挖采用全斷面一次式開挖，開挖進(jìn)尺達(dá)到1 m后，人工進(jìn)行修邊處理并及時(shí)進(jìn)行鋼支撐支護(hù)及掛網(wǎng)，安裝完成后，進(jìn)行噴射混凝土施工。

3號隧洞開挖分上、下兩部分開挖。先進(jìn)行上半部分土方開挖，開挖一段（1m）后及時(shí)進(jìn)行拱架安裝及掛網(wǎng)，安裝完成后，緊接著進(jìn)行上半部分第二段（1m）開挖。第二段開挖后，進(jìn)行掛網(wǎng)及拱架安裝，將上半部分拱架調(diào)整固定后，再進(jìn)行下半部分土方開挖。挖至一段（1m）后及時(shí)進(jìn)行下半部分的掛網(wǎng)和拱架安裝，與上半部分的拱架連接牢固，使整個拱架形成一個封閉的受力結(jié)構(gòu)，確保施工安全。為方便施工，上半部分始終超前下半部分2～3段（3 m左右）。

3 石方洞挖開挖方案

3.1 開挖測量放線

石方洞挖測量方法同土洞測量。

3.2 開挖方法

1）石方洞挖方法。本標(biāo)段石方洞挖主要為3號隧洞，開挖斷面為城門洞形，斷面面積為11.62 m2，縱坡為1:50，圍巖類別為Ⅳ類，為小型斷面，采用YT-28型手風(fēng)鉆鉆孔，全斷面一次開挖成型，周邊采用光面爆破，根據(jù)Ⅳ類圍巖每次鉆孔深度控制在3 m。

2）鉆孔爆破基本參數(shù)選擇。單孔藥量1.04 kg,總裝藥量40 kg;起爆網(wǎng)絡(luò)采用非電起爆網(wǎng)絡(luò)。本工地采用主要爆破參數(shù)有單位巖體耗藥量q（kg/m3）、單孔裝藥量qd（kg）、工作面總鉆孔數(shù)（個）、一次開挖循環(huán)藥量Q（kg）、掏槽形式等。

3）鉆孔。本工程石方洞挖采用帶氣腿的YT-28型手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔，掏槽孔、輔助孔、周邊口，手風(fēng)鉆鉆底板孔。鉆孔過程中要隨時(shí)檢查鉆孔角度，以提高鉆孔質(zhì)量。

4）炮孔聯(lián)網(wǎng)。本工程石方洞挖周邊孔采用導(dǎo)爆索進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，掏槽孔及崩落孔采用塑料導(dǎo)爆管聯(lián)網(wǎng)，最后用電雷管引爆。從內(nèi)到外分8段先后逐漸起爆。其起爆順序?yàn)橄绕鸨筒叟诳?，接著起爆崩落孔，然后是?cè)頂光爆孔，最后是底板孔。

5）起爆。爆破指揮人員要確認(rèn)洞內(nèi)的安全警戒工作完成，并發(fā)布放炮信號后，方可發(fā)出起爆命令；要有專人核對裝藥起爆炮孔數(shù)。起爆后，確認(rèn)炮孔全部起爆，經(jīng)檢查后方可發(fā)出解除警戒信號，撤離警戒人員。如發(fā)現(xiàn)盲炮要及時(shí)處理。

6）通風(fēng)。起爆完成后，要及時(shí)進(jìn)行洞內(nèi)通風(fēng)，排出洞內(nèi)因爆破而形成的爆破氣體。

7）安全檢查。當(dāng)洞內(nèi)氣體稀釋到一定程度后，施工人員要對開挖面進(jìn)行安全檢查，認(rèn)真查看圍堰、頂板及滲水情況，撬除所有開挖面上的危石、碎塊，確保人員設(shè)備的安全后，才能進(jìn)行下一工序的施工。

8）出渣。該標(biāo)段隧洞開挖斷面屬小型斷面，采用扒渣機(jī)直接裝1.8 t農(nóng)用自卸汽車運(yùn)輸至棄渣場的運(yùn)輸方式。

4 地下照明和通風(fēng)

4.1 地下照明

在隧洞開挖施工期間，洞內(nèi)每5 m安一盞15 W節(jié)能燈提供照明，滲水大的地段采用防爆燈泡。

4.2 洞內(nèi)通風(fēng)與防塵

隧洞開挖作業(yè)應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定設(shè)置有效的通風(fēng)、除塵設(shè)施，以保證施工人員的安全及正常施工。該標(biāo)段隧洞單向開挖長度約為372 m，開挖距離較短，設(shè)計(jì)采用軟風(fēng)筒進(jìn)行壓入式通風(fēng)。通風(fēng)機(jī)功率為11 kW，風(fēng)管直徑為600 mm的軟風(fēng)管，風(fēng)管每節(jié)長度為20 m。

5 開挖質(zhì)量檢查和驗(yàn)收

5.1 開挖前的質(zhì)量檢查和驗(yàn)收

隧洞開挖前，應(yīng)會同監(jiān)理進(jìn)行隧洞測量放樣成果的檢查，并對隧洞洞口邊坡的安全進(jìn)行檢查和驗(yàn)收。

5.2 開挖質(zhì)量的檢查和驗(yàn)收

（1）隧洞開挖過程中，會同監(jiān)理定期檢測隧洞中心線、高程、坡度的尺寸；并定期對圍堰變形情況進(jìn)行監(jiān)測；做好各種記錄及單元評定資料。

（2）隧洞開挖完畢并自檢合格后，報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收。

5.3 完工驗(yàn)收

隧洞開挖工程全部或部分完工后，應(yīng)報(bào)請監(jiān)理對隧洞開挖按隱蔽工程的驗(yàn)收要求進(jìn)行完工驗(yàn)收，并按規(guī)定向監(jiān)理提交完工資料。

6 結(jié)束語

以上敘述了東山供水輸水線路施工六標(biāo)隧洞開挖中的一些施工工藝及質(zhì)量控制措施。實(shí)踐證明，此方案經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠，施工順利。