淺談小斷面大坡度斜洞開挖施工的一些注意事項

紀(jì)曉宇

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院 山西太原 030024）

0 引言

我國是一個人均水資源緊缺的國家，加上水資源在時間和空間上的分布不均勻，隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的快速發(fā)展，城市生活和工業(yè)用水供需矛盾愈發(fā)尖銳，缺水成為我國經(jīng)濟和社會進步的重要制約因素，為滿足經(jīng)濟社會對水資源的需求，引調(diào)水工程就成為一種實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置的重要手段，20世紀(jì)80年代以來，我國陸續(xù)建設(shè)了不少引水、調(diào)水工程，這些引調(diào)水工程中大部分隧洞都深埋地下，為便于施工，出現(xiàn)了不少小斷面大坡度的斜洞。

小斷面大坡度的斜洞在施工中難度較大。斷面尺寸小，無法在施工中運用高效的大型機械設(shè)備，坡度大不能采用運輸車輛進行運輸，只能采用卷揚系統(tǒng)進行有軌運輸，施工難度大，工期緊張。因此本文結(jié)合山西柏葉口水庫龍門供水工程2#支洞施工實列，分析如何提高小斷面大坡度斜洞的開挖施工效率，淺談小斷面大坡度斜洞的開挖施工注意事項。

1 工程概況

柏葉口水庫龍門供水工程是柏葉口水庫向交城縣供水的配套工程，取水樞紐設(shè)在文峪河干流的交城縣西社鎮(zhèn)沙溝村上游的龍門口，以城市生活和工業(yè)供水為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉。工程規(guī)模屬中型，工程等別為Ⅲ等，取水規(guī)模為1 800萬m3/a。

供水管線全長32.434 km，由取水樞紐、輸水箱涵、輸水倒虹吸、輸水隧洞、輸水管道（PCCP壓力管、球墨鑄鐵管）及附屬建筑物組成,其中沉沙箱涵長0.07 km，輸水箱涵長1.284 km，倒虹吸長2.287 km，輸水隧洞長9.4 km、壓力管線長19.391 km。

本供水工程的重點和難點為2#施工支洞的開挖，2＃支洞里程樁號為0+000～0+299段，向下傾角為19.2°，縱坡為-34.8%，與主洞交叉樁號為9+460.80 m，支洞洞身斜坡段長290 m，與主動聯(lián)接水平段長25 m，共計315 m，設(shè)計標(biāo)高為950.00～854.61 m，洞身多處于地下水位以下，其中0+000～0+060段為Ⅳ類圍巖，主要為風(fēng)化泥巖及砂巖，巖石自穩(wěn)時間短，風(fēng)化、卸荷導(dǎo)致巖體條件差；0+060～0+299段為Ⅲ類圍巖，主要為中硬砂巖、軟泥巖及砂巖夾薄層泥巖。支洞斷面寬4.30 m，斷面高度3.15 m，斷面為城門洞型（見斷面圖1）。

圖12 #支洞斷面圖（單位：mm）

2 開挖施工方法

支洞開挖采用全斷面鉆爆開挖方法，影響施工進度主要在爆破后的出渣工序上，因為開挖斷面小、坡度大，對于出渣的設(shè)備選用非常有限，最小的挖掘機在斜洞里面轉(zhuǎn)彎半徑也不夠，裝載機出渣也爬不上來。因此支洞出渣采用了卷揚機（10 t）牽引4 m3礦車的有軌運輸方式，洞內(nèi)采用扒渣機扒渣，并且需要人工配合，將石渣倒運進礦車內(nèi)，再由礦車將石渣運送到洞外，洞外使用自卸式運輸汽車將石渣運輸?shù)皆鼒觥?/p>

3 施工中出現(xiàn)的問題

根據(jù)工期要求，支洞要求在4個月內(nèi)完成，但是在實際施工開始后的2個月里，支洞開挖才完成100m左右，施工進度明顯滯后，通過對這段時間施工的各個工序進行詳細了解分析后，發(fā)現(xiàn)影響支洞施工進度的主要原因有以下幾個方面：

（1）施工設(shè)備配備不合理，扒渣時間長，效率低；

（2）支洞排水不暢影響著施工進度；

（3）施工工序安排不合理等因素。

4 解決施工中存在的問題

（1）解決施工中的設(shè)備問題

由于2#支洞坡度為19.19°，普通的扒渣機在這種坡度上無法完成扒渣，開始施工時因考慮不周到，選用了普通的皮帶扒渣機，結(jié)果扒渣效果差，在有水的情況下皮帶打滑，稍微大一點的石塊在扒渣機皮帶傳送過程中將從皮帶上往下滾，無法完成石渣的傳送，嚴(yán)重影響到施工進度。根據(jù)礦斗的高度和實際坡度情況，聯(lián)系廠家定做了適合大坡度出渣的雙鏈條式扒渣機。更換雙鏈條扒渣機后，扒渣效率提高了一倍，即使在有水的情況下也能順利地將石渣傳送到礦斗內(nèi)。

（2）安排人工配合出渣

由于受斜坡條件的限制和扒渣機本身的缺點，扒渣機在斜坡上行走較困難，上下行走基本上都要靠卷揚機鋼絲繩拖拽，扒渣機在開始和最后扒渣都得來回的頻繁移動，出渣十分的緩慢，對施工進度影響較大，為了減少扒渣機來回移動的次數(shù)，加快出渣速度，現(xiàn)場增加4個人工輔助出渣，主要是在開始和最后出渣的時候?qū)Π窃鼨C抓斗夠不著的地方采用人工將石塊搬運到礦斗車?yán)?，在掌子面還剩余少量的石渣用人工清理，用扒渣機扒渣時間較長的時候也采用人工進行清理，這樣人工配合扒渣機出渣，每次出渣時間可以縮短2 h，提高了出渣效率，加快了施工進度，也減輕了扒渣機長期超負荷運行的時間。

（3）設(shè)置有效的排水系統(tǒng)

由于斜洞是深埋地下，2#支洞所在位置地下水比較豐富，所有的水都匯集到掌子面，嚴(yán)重影響到鉆爆和出渣，掌子面水太多石渣不能扒完，底板炮眼施工受到影響。所以施工排水是斜洞施工中一個非常重要的環(huán)節(jié)，開挖施工能否正常進行，主要看排水系統(tǒng)能不能正常運行，必須要保證施工中掌子面有一個沒水的施工環(huán)境。因此必須對斜洞內(nèi)的水進行圍追堵截，將水集中到一個地方通過排水系統(tǒng)排出洞外。根據(jù)實際施工環(huán)境和斜洞出水量的大小，在斜洞內(nèi)一定距離間設(shè)置集水井，集水井的大小要和洞內(nèi)的涌水量和排水泵的排水量成正比，這樣才能保證斜洞內(nèi)的用水能及時排出洞外，給鉆爆施工及出渣創(chuàng)造一個好的施工環(huán)境。而且為了減少排水施工成本，集水井里的排水系統(tǒng)安裝有接觸器開關(guān)，可以根據(jù)水位的升降來自動控制水泵排水。

（4）加強設(shè)備的日常維護、保養(yǎng)

由于斜洞坡度較大，設(shè)備上下都比較困難，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，即使更換設(shè)備也得花費大量的時間，特別是扒渣機，由于扒渣時間長（一般都要工作8 h左右），長期處于超負荷運轉(zhuǎn)，設(shè)備故障率高。為保證施工的在正常運行，對容易出現(xiàn)故障的配件提前準(zhǔn)備，要求每個班必須對扒渣機進行保養(yǎng)、維修，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，做到每次進行扒渣工作前保證扒渣機性能完好，對施工過程出現(xiàn)的突發(fā)故障，做到配件隨時配齊，然后及時地進行檢修，做到小問題檢修時間不超過1 h，大問題檢修不超過4 h。

5 取得的效果

通過對2#支洞在實際施工中存在的問題進入深入的分析，提出了解決問題的方法，在以上一些問題得到解決后，支洞開挖施工效率得到了很大的提高，特別是出渣時間明顯縮短，由原來的12 h縮短到7 h以內(nèi)，整個支洞的開挖施工進度提高了30%左右，使得2#支洞的斜洞開挖按工期完成，為后續(xù)主洞的施工爭取了時間。

6 結(jié)束語

以上就是小斷面大坡度斜洞開挖施工過程中的一些注意事項，在本工程斜洞開挖施工中出現(xiàn)了一些問題，通過有效地解決這些問題，使2#支洞開挖效率得到了很大的提高。當(dāng)然不同的施工環(huán)境下，需要值得注意和解決的問題也不一樣，在具體處理過程中還得有所改變，需要在實踐中反復(fù)摸索。