淺析青海省扎毛水庫導流洞施工技術

摘 要：文章通過青海省扎毛水庫導流洞施工實例，從隧洞的爆破開挖、初期支護、鋼筋制安、混凝土襯砌及回填灌漿等幾個方面闡述了隧洞施工工藝和技術，以期為類似工程提供參考。

關鍵詞：隧洞；施工工藝；施工技術

1 工程概況

扎毛水庫位于青海省黃南州扎毛鄉(xiāng)境內(nèi)黃河一級支流隆務河上，是隆務河上游的龍頭水庫。主要建筑物為攔河大壩、溢洪洞、導流洞、發(fā)電洞及發(fā)電廠房等。在大壩填筑前，必須先進行施工導流，導流洞位于大壩右壩坡坡腳處，進口底板高程為2779.0m，出口底板高程為2778.1m，設計洞徑5.0×7.9m，洞內(nèi)坡降為1/200，導流洞長184.87m。山體自然坡度36°～45°，進口段岸坡為62°左右。洞室最大高差89m左右。整體邊坡較穩(wěn)定，地表植被較發(fā)育，洞軸線走問NE85°。

2 工程地質(zhì)

導流洞圍巖地質(zhì)為三疊系中統(tǒng)青灰-黑灰色中厚-厚層細粒長石砂巖夾黑灰色粉砂巖、板巖，產(chǎn)狀：NW276°·SW∠57°，巖體裂隙較發(fā)育，多為層狀結構，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅲ-Ⅳ級，強風化層厚度3-5m，弱風化層厚度5-6m?？傮w巖體較為完整，但出口段強風化層巖體完整性差，多為層狀-碎裂結構。

3 導流洞開挖施工方案

3.1 施工排水及洞口處理

巖體內(nèi)裂隙滲透水或施工棄水，采用明排方式，用2.2kw潛水泵集中抽排至洞外的棄水區(qū)。

導流洞進洞前，先做好開挖及影響范圍內(nèi)的危石清理和坡頂排水，按設計要求進行邊坡加固。因洞口處巖體軟弱、破碎，成洞條件差，為保證進洞安全，先進行超前加固和支護，再進行洞口開挖。洞口用18號工字鋼制作的鋼拱架進行支護，鋼拱架間距為50～80cm，周邊用錨桿固定。由于洞臉凸凹不平，洞口側面用漿砌石回填。洞口伸出洞臉1.5m。洞臉打錨桿掛網(wǎng)噴護，錨桿為Ф25鋼筋，長度3m，間距為1.0m，鋼筋網(wǎng)采用ф8鋼筋，間距15cm，噴射混凝土厚度10cm。洞臉掛網(wǎng)噴護范圍為洞口周邊3m以內(nèi)。

3.2 導流洞洞身段開挖施工方案

導流洞洞身段開挖采用目前比較流行和實用的鉆爆法施工，因?qū)Я鞫磾嗝孑^大，根據(jù)施工總進度安排和地質(zhì)情況，采用分期、分段開挖方法。先開挖洞室上半部分，待上半洞全部噴錨支護完畢后再進行下半洞開挖支護，以保證下半洞的施工安全。由于洞身較短，不需設施工支洞。下半洞開挖采用光面爆破法施工，一次成型。鉆爆法施工工藝包括爆破參數(shù)確定→臺車就位→測量放線→鉆炮孔→爆破→通風排險→出渣等工序。

3.2.1 爆破參數(shù)的確定

根據(jù)圍巖類別和工程地質(zhì)條件，按理論計算和爆破試驗，優(yōu)化爆破設計方案，確定炮孔數(shù)量、位置及裝藥量等基本爆破參數(shù)。杜絕欠挖，控制超挖，降低成本，提高效益，以最優(yōu)的爆破設計將光爆半孔率保證在70-80%以上。以圖1、圖2是根據(jù)《水利水電工程施工手冊》（第二卷）土石方工程中所述經(jīng)驗公式計算以及經(jīng)過爆破試驗調(diào)整后的上半洞和下半洞的炮孔布置示意圖。表1、表2為經(jīng)過爆破試驗確定的上半洞和下半洞的最優(yōu)爆破參數(shù)表。

3.2.2 測量、鉆孔、裝藥及聯(lián)網(wǎng)爆破

首先根據(jù)設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，按爆破設計方案進行鉆孔定位。鉆孔采用氣腿式YT28型風動鑿巖機進行施工，鉆孔直徑42mm。鉆孔位置偏差控制在5cm以內(nèi)。

鉆孔完成后，以高壓風將炮孔徹底吹掃干凈，再將藥卷放進炮孔口，用木質(zhì)炮棍將藥卷推至炮孔深處，孔內(nèi)炸藥采用2#硝銨巖石炸藥。裝藥后，用事先拌制好的炮泥對每個炮孔進行封堵，孔口封堵要密實。

爆破時采用毫秒微差爆破法，掏槽孔、輔助孔、周邊孔、底邊孔、底角孔全部采用塑料導爆管進行聯(lián)網(wǎng)，最后用電雷管和爆破器引爆。為保證各類炮眼之間的起爆時差，增強起爆效果，爆破依次按圖1、2中所示毫秒雷管1號、3號、5號、7號、9號、11號的段位順序依次起爆。

3.2.3 通風排險及出渣

炮孔炸藥引爆后，采用軸流式通風機進行強力通風，以排除和沖淡爆破產(chǎn)生的有害氣體和粉塵，補充新鮮空氣。通風后立即接通照明線路，處理啞炮、排除浮石，確定工作面無安全隱患后，方可出渣。出渣是直接關系到工作效率和施工進度的關鍵工序。本工程因隧洞斷面較大，用兩臺ZL50C型裝載機出渣，集中堆放，每輪出渣時間基本控制在1-2個小時以內(nèi)。

4 導流洞初期支護

根據(jù)設計要求及地質(zhì)專家判定的圍巖類別，導流洞為Ⅳ類圍巖，隧洞全斷面采用噴錨掛網(wǎng)和鋼拱架聯(lián)合支護。鋼筋網(wǎng)采用？準8鋼筋，間距20cm；錨桿采用？椎25鋼筋梅花型布置，間排距2.0m，伸入基巖3.0m；鋼拱架采用16號工字鋼制作；噴射混凝土標號為C20，厚度10cm。上半洞初期支護時，拱架底部立于上半部堅硬的巖石底上，并用鎖腳錨桿鎖定。下半洞每一循環(huán)開挖出渣結束后，立即將拱架支腿接長至下半部巖石地面上，錨桿鎖定后立即掛網(wǎng)噴護，將巖面封閉，避免巖石風化塌方。

鋼拱架支撐間距根據(jù)開挖后圍巖條件與開挖循環(huán)進尺確定，范圍在50～100cm之間。拱架支撐緊貼開挖面安裝，與圍巖之間的空隙用噴射混凝土充填?？障遁^大部位以工字鋼支撐于巖面，再分次噴射混凝土直至充填飽滿。每榀拱架支撐拼裝后要具有整體性，接頭應牢固可靠，各排之間應使用剪刀撐、水平撐或連接筋連接。拱架支撐保持在同一平面上并與洞軸線正交，柱腳置于完整的巖面上并與錨桿、噴射混凝土的鋼筋網(wǎng)連接，拱架支撐要置于永久襯砌斷面之外。

5 導流洞洞身混凝土施工

洞身混凝土施工步驟主要包括施工放樣、鋼筋綁扎、模板安裝、擋頭模板與止水帶安裝、混凝土澆筑、拆模、養(yǎng)護等。因?qū)Я鞫撮L度僅為184.87m，考慮到經(jīng)濟效益，鋼模臺車成本較高。因此，混凝土襯砌采用組合鋼模跳倉澆筑，從進口開始間隔一塊跳倉，襯砌每段長9.1m。單節(jié)洞身分二次澆筑完成，先襯砌底板，再襯砌邊墻與頂拱。

5.1 基面處理

在底板混凝土澆筑之前，先用高壓風配合人工清理底板雜物及浮石，灑水潤澤，基面在混凝土澆筑之前保持潔凈和濕潤。在兩側墻及頂拱綁扎鋼筋前，先用高壓水將頂拱及兩側墻基面沖洗干凈。

5.2 鋼筋制安

鋼筋在加工前做材質(zhì)試驗，并將表面油漬、漆污、銹皮、鱗銹等用風砂槍除凈。施工所用鋼筋均按設計圖紙在加工廠加工成型后運至洞內(nèi)，搭設鋼筋架，按順序綁扎成型。在鋼筋架設安裝之后，及時加以固定保護，避免發(fā)生錯亂和變形。為了保證混凝土保護層必要的厚度，在鋼筋與模板之間設置墊塊。鋼筋安裝完畢后經(jīng)監(jiān)理工程師檢查，確認符合施工圖要求并簽發(fā)開倉證后方可安裝模板和澆筑混凝土。

5.3 模板安裝

模板采用組合鋼模支撐，側墻采用P6015鋼模組合，？準48×3.5mm鋼管對頂；拱頂采用P1015鋼模組合，其上鋪設0.5mm鐵皮。根據(jù)混凝土對模板側壓力的計算，水平橫撐鋼管間距為750mm，立柱鋼管間排距為600mm。

模板支撐主要采用？準48鋼管、對拉錨筋、花籃螺栓等加固、支撐，各立柱間布置雙向水平撐，上下共兩道，并適當布置垂直剪刀撐。立模前在模板表面涂刷脫模劑。模板安裝嚴格按施工詳圖測量放樣，并有臨時固定措施。模板之間的接縫平整嚴密，逐層校正下層偏差，使模板下端無 "錯臺"現(xiàn)象。施工完畢后，用高壓風、水槍沖洗沾著泥土、鐵屑、油漆、油漬等雜物，以保證倉面清潔。

5.4 混凝土澆筑

混凝土采用攪拌站集中拌合，拌合站攪拌強度為35m3/h，用5 m3混凝土攪拌車運至施工現(xiàn)場，卸入混凝土輸送泵，再輸送至澆筑倉位。施工配合比嚴格遵守由試驗確定并經(jīng)監(jiān)理單位批準的混凝土配合比。混凝土在運輸過程中不能發(fā)生分離、漏漿、嚴重泌水等現(xiàn)象。混凝土澆筑按規(guī)范要求的厚度、次序方向分層進行，每層澆筑厚度不大于30cm，隨澆隨平。振搗器應按一定順序振搗，防止漏振、重振。底板用Φ70插入式振搗器振搗，側墻用Φ50插入式振搗器和附著式振搗器同時振搗，頂板采用附著式振搗器振搗。混凝土澆筑完畢后，18～24h后開始灑水養(yǎng)護。

6 回填灌漿

導流洞回填灌漿共計0.16萬平方米，在頂拱120°范圍內(nèi)進行，采用填壓式灌漿法?；靥罟酀{孔距和排距為3m，灌漿壓力0.2～0.3MPa。待混凝土達到設計強度的70%后，才能進行相應部位的回填灌漿。灌漿孔深入基巖0.lm，鉆孔成孔后，測記混凝土厚度和空腔尺寸。灌漿壓力按設計施工圖紙要求執(zhí)行。在設計規(guī)定壓力下，當灌漿孔停止吸漿時，回填灌漿即可結束。灌漿作業(yè)結束后，應排除孔內(nèi)積水和污物，封孔并抹平。

7 結束語

扎毛水庫導流洞工程存在工期緊、任務重、施工難度大等特點。由于每一套施工技術都受工程實際狀況、地質(zhì)環(huán)境、圍巖類別等具體情況的影響，因此實際操作應用的施工技術也必然存有差別，必須具體問題具體對待。本文通過介紹隧洞的施工工藝、施工技術及過程，期待能為工程技術人員在隧洞施工的理論和實踐經(jīng)驗積累方面有所啟示。

參考文獻

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作者簡介：沈磊（1981，4-），男，漢族，籍貫：寧夏，職稱：工程師，以前從事工程施工管理工作，目前從事建設管理工作。