松散地層隧洞開挖施工

金衛(wèi)星

摘 要：通過松散地層隧洞開挖實例，介紹了施工參數(shù)和注意事項。

關鍵詞：隧洞開挖；開挖方式；支護施工；孔位布置

中圖分類號：TV554 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.07.157

1 概況

1.1 工程實例

筆者作為四川省松潘縣龍安堂水電站的投資方現(xiàn)場負責人、施工總承包方（最大股東）項目經(jīng)理，全程參與了方案制訂和施工。該水電站為引水式，總裝機11 MW，設計水頭193.2 m，流量7.6 m/s，混流式水力發(fā)電機組，砼重力壩（最大壩高16 m），有壓引水隧洞（長7.8 km），過水斷面積5.8～7.2 m?，裝機多年平均利用小時4 875 h，多年平均發(fā)電量0.54×108 kW·h。2005-07開工，2010-08建成。投資方為松潘縣松川水電開發(fā)有限責任公司，設計方為四川省凡永設計有限公司（水利水電乙級），監(jiān)理方為四川省成化工程項目管理有限公司（水利水電乙級），施工方為江河建設集團有限公司（水利水電總承包一級）。

1.2 地形、地質(zhì)

工程位于川西高原山區(qū)松潘縣岷江鄉(xiāng)岷江村至大姓鄉(xiāng)云昌村，岷江上游左岸一級支流大姓河，河流兩側(cè)多為高山，少量臺地，山勢陡峻，平均坡度大于50°，植被較差。廠區(qū)高程2 785 m，隧洞沿線巖性不一，節(jié)理、裂隙較發(fā)育并伴有多條貫穿性斷層，洞頂埋深普遍較大，裂隙水較豐富。

1.3 工程布置

本項目為流域梯級水電開發(fā)，本工程是第二級，由首部擋水壩、取水口工程，引水隧洞工程和廠區(qū)主副廠房、升壓站工程三部分組成。

2 進口隧洞開挖

2.1 方案確定

受地形條件限制，隧洞進口段位置可選擇比較方案幾乎沒有，進口處有一大片第四系松散堆積層，開挖工程量巨大。經(jīng)地質(zhì)勘探，該片松散堆積層為崩坡積層，由孤石、漂卵礫石夾砂、亞黏土組成，卵礫石成分主要為粉砂質(zhì)板巖、鈣質(zhì)石英砂巖，卵石粒徑一般為0.4～1.2 m，少數(shù)孤石最大粒徑可達2 m以上，密實，平均容重2.34 g/cm?，沿隧洞軸線方向長106 m，洞頂以上高度在12～163 m之間。該松散層隧洞進口段開挖，參建各方根據(jù)現(xiàn)場地形、地質(zhì)實際，結(jié)合同類工程施工經(jīng)驗，協(xié)商一致確定如下方案：

洞軸線：遵循平順原則，沿山勢走向布置，在106 m長度松散層范圍內(nèi)中間處設一個168°的大轉(zhuǎn)角，并以半徑為180 m的弧線連接。

斷面形式：進口處為矩形，設15 m漸變段過渡到松散層的城門洞形，最后設15 m漸變段過渡到正常巖基的馬蹄形。

開挖方式：階梯式，上層高2 m，下層高1.2 m，錯位3 m左右。一般段以小進尺鉆孔爆破為主，特別軟弱松散段以人工開挖為主。

施工支護：中心角90°范圍內(nèi)的頂部先打Ф25超前錨桿，長3～4 m，間距0.5～0.8 m。開挖后噴水泥砂漿封閉，再用雙層鋼筋支架（代替永久受力筋）支護，間距0.5～0.8 m。

襯砌結(jié)構(gòu)：按劣V類圍巖進行分析計算。

2.2 開挖施工

2.2.1 鉆孔

手持式風鉆造孔，一般地段孔深1.5 m，遇巖性不一卡鉆或松散段孔深1.2 m。

2.2.2 孔位布置

周邊孔直墻段以上頂拱孔間距35 cm，其余47 cm，兩者間分別設38 cm、41 cm、44 cm三個過渡孔。設6個掏心孔，正五邊形布置，邊長27 cm，正中間一個，余孔間距58 cm左右，上下層孔錯位布置。

2.2.3 用藥量

單孔用藥量根據(jù)鉆孔時的地層情況確定，一般為2～4節(jié)銨梯炸藥，電雷管起爆。

2.2.4 出渣

爬渣機結(jié)合人工裝渣，拖拉機運渣。

開挖施工難點：鉆孔遇孤石或大塊卵石時易卡鉆、易掉塊光面不易控制?？刹扇〉拇胧┯校嚎刂泼枯喚蜻M進尺，淺孔有利于防止卡鉆；單孔用藥量根據(jù)巖性和孔深適時調(diào)整。結(jié)果：平均日進尺3.2 m，無坍塌發(fā)生，光面效果尚可；除個別孤石處外，其他最大超挖量5 cm，最大欠挖量3 cm，欠挖處用人工二次修鑿予以處理，有三處拱頂滲水，滲水量不大，呈滴狀。

2.3 支護施工

2.3.1 錨桿

在起拱線中心角90°范圍內(nèi)的頂拱先打Ф25超前錨桿，正常情況長度4 m，遇卡鉆等地層復雜處不低于3 m，否則更換孔位重打，間距自頂孔的0.5 m過渡到兩側(cè)的0.8 m。

2.3.2 噴漿

每掘進3～5 m全斷面噴水泥漿封閉圍巖，普通早強硅酸鹽水泥，水泥用量750 kg/m?，摻加35 kg速凝劑，混合天然砂，最大粒徑5 mm，濕噴。

2.3.3 鋼筋支架

噴漿24 h后架設鋼筋花支架，內(nèi)外層間距55 cm，縱向間距20 cm，主筋Ф25，連接筋Ф16，每架分4段，現(xiàn)場拼裝。相鄰支架焊縫錯位60 cm，支架間距50～80 cm，支架與墻身留5 cm保護層，每50 cm焊接5 mm厚“T”型鋼板頂住圍巖。

2.3.4 支護施工難點

超前錨桿易卡鉆，位置不易掌握，噴漿、鋼筋架支護間歇施工，要求兩者作業(yè)工人合二為一，否則不利于人力資源的有效利用。結(jié)果：施工中未發(fā)生坍塌和掉塊現(xiàn)象，三處滲水點雖有滴水但均為清水，無細顆粒帶出。

3 襯砌

隧洞整體開挖后按設計要求進行襯砌施工。

4 結(jié)束語

經(jīng)檢測，該工程施工符合規(guī)范和設計要求，經(jīng)隧洞整體通水和放空檢查，一切正常。松散地層隧洞開挖關鍵是要選擇可行的施工方案，施工中要找準孔位、合理布孔，控制好進尺、用藥量，技術人員要掌握現(xiàn)場第一手情況，以適時調(diào)整施工參數(shù)；要隨時觀察圍巖變化，特別是加強易掉塊段和滲水地段的觀察，及時做好施工支護。只要準確掌握現(xiàn)場情況，松散地層段隧洞一樣可以正常施工。

〔編輯：王霞〕

Abstract： Examples of tunnel excavation by loose， introduces the construction parameters and considerations.

Key words： tunnel excavation； excavation； support construction； hole layout

文章編號：2095-6835（2015）07-0158-02