引黃灌溉工程5號隧洞進(jìn)口段施工設(shè)計(jì)

王小霞

（山西省水利建筑工程局 山西太原030006）

引黃灌溉工程位于山西省河曲縣境內(nèi)。該工程規(guī)劃從黃河取水，采用隧洞、暗涵、管道等方式向下游輸水至巡鎮(zhèn)陽面村，引水線全長33.96km，設(shè)計(jì)引水流量7.4m3/s，可灌溉農(nóng)田，同時(shí)可供工業(yè)取水。該工程由五條隧洞組成。其中5號隧洞是最長的一條隧洞，長3345.0m，施工難度最大，地質(zhì)條件也最差,尤其是隧洞進(jìn)口段。

1 5號隧洞進(jìn)口段地質(zhì)情況

5號隧洞進(jìn)口13+000m位于河曲縣城東的坪泉村南，地形平坦，地貌上屬黃河二級階地。13+000～13+150m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，強(qiáng)度極低，圍巖類型為Ⅴ類。13+150～13+540m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。

2 線路及施工方案比較

河曲縣引黃灌溉工程5號隧洞進(jìn)口段13+000～13+470m，由于工程地質(zhì)條件復(fù)雜，隧洞按原設(shè)計(jì)（土方洞挖）方法施工技術(shù)要求高、難度大，存在很大安全隱患，現(xiàn)提出3種線路及施工方案比較。

2.1 線路改在沿黃路東，明挖施工

從引黃線路樁號12+200m始變線至13+550m全長1280m，全部明挖，在13+550m見基巖后做隧洞進(jìn)口。

優(yōu)點(diǎn)：可較原線路縮短70m，避免了與沿黃公路的交叉干擾。

缺點(diǎn)：1）開挖存在30～40m的高邊坡，且下部7m為含水砂卵石層，仍有安全隱患。

2）工程量顯著增加，投資增加較大。

3）隧洞線路施工形成彎道，出渣不便，影響施工進(jìn)度。

2.2 沿原線路明挖施工

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

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

缺點(diǎn)：1）仍存在30m以上的高邊坡開挖，且下部7m為含水砂卵石層，仍有安全隱患。

2）存在挖斷沿黃公路（省道）近100m的交叉干擾。

3）工程量增加，投資增加為方案一的2/3。

2.3 沿原線路明挖結(jié)合洞挖施工

即將隧洞13+000～13+290m段明挖，將13+290～13+470m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23m，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。

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。

2.4 綜合比較分析

沿原線路明挖結(jié)合洞挖施工避免了30～40m的高邊坡開挖和與沿黃公路的交叉干擾，投資增加幅度最少，建議采用方案三。

3 推薦施工方案設(shè)計(jì)

3.1 13+000～13+290m 明挖段

為減少工程施工對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，設(shè)計(jì)對5號隧洞13+000～13+290m段明挖施工。

此段隧洞為避免基槽開挖后長時(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，在開挖后要盡快進(jìn)行混凝土澆筑，隨后回填?？紤]5號隧洞下段出渣的通行要求，設(shè)計(jì)隧洞凈斷面尺寸與原5號隧洞設(shè)計(jì)一次噴錨后的斷面一致，即2.5m×2.2m。隧洞二次襯砌厚40cm，采用C25混凝土，下設(shè)10cm厚C15混凝土墊層。

隧洞開挖底寬考慮部分施工寬度采用4.9m，邊坡每10m高設(shè)1.5m寬馬道，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)1.0m高擋水土堰。13+000～13+230m 僅素噴 C20混凝土，13+230～13+290m 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Φ38mm鋼管間排距2m×2m，一排5m長一排3m長，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12cm×12cm，噴C20混凝土厚8cm。

由于13+145～13+290m段在隧洞頂部3m左右尚有砂卵石層，且有地下水逸出，施工極為困難。為此設(shè)計(jì)在樁號13+165、13+215和13+265m處兩側(cè)各設(shè)一眼排水井，共6眼，井內(nèi)徑120cm，井底高程低于洞底1m，施工時(shí)先用排水井抽排地下水，再沿周邊開挖1m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1.3m，寬0.6m，上下混凝土墻由水平厚0.3m的混凝土搭接，施工要求搭接緊密。

3.2 13+290～13+470m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1m左右，13+290～13+470m段就需工期半年。為此考慮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，設(shè)計(jì)采用高噴灌漿處理方案。

為加快施工進(jìn)度，13+290m作為臨時(shí)隧洞進(jìn)口，待明挖段洞身工程澆筑完成后回填，隧洞仍從13+000m處出渣。因此此段隧洞凈斷面尺寸與明挖段斷面一致，為2.5m×2.2m。

高噴灌漿應(yīng)在上段開挖前施工，高噴灌漿起始樁號為13+290m，至基巖線高于隧洞襯砌頂部2m處止，參考樁號13+470m。13+470m后巖石覆蓋層仍然較薄，進(jìn)洞后要小循環(huán)施工，隨時(shí)注意觀察。樁號13+470～13+480m為漸變段，樁號13+480m以后隧洞凈尺寸為1.7m×1.8m（寬×高）。

13+290～13+380m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40cm。高噴段從基巖線與隧洞拱腳交接處至高噴段終止樁號按Ⅴ類圍巖進(jìn)行支護(hù)，參考樁號為13+380～13+470m。

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

4 結(jié)束語

由于該方案的實(shí)施，使隧洞掘進(jìn)、襯砌都在順利進(jìn)行，在施工期間未發(fā)生任何質(zhì)量安全事故。但是具體問題應(yīng)具體分析，只有針對不同的工程地質(zhì)問題，制定不同的施工方法和措施，才能確保工程質(zhì)量、進(jìn)度和安全。