豎井改斜井在郭店隧洞4#支洞設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

朱厚斌

(臨汾市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山西 臨汾 041000)

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豎井改斜井在郭店隧洞4#支洞設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

朱厚斌

(臨汾市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山西 臨汾 041000)

引沁入汾浮山供水工程郭店隧洞4#支洞如按原設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，存在開(kāi)挖時(shí)提升設(shè)備能力有限、運(yùn)輸工效低、不易通風(fēng)排水、出渣困難等制約因素，施工工期達(dá)不到建設(shè)工期要求，為此決定將4#豎井支洞變更為斜井支洞?；诖?，文章對(duì)原設(shè)計(jì)情況和豎井改斜井方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較，并從斷面設(shè)計(jì)、一般支護(hù)設(shè)計(jì)、特殊地段支護(hù)設(shè)計(jì)、洞臉開(kāi)挖及噴護(hù)等角度對(duì)豎井改斜井方案進(jìn)行了探討。

豎井改斜井；隧洞支洞；設(shè)計(jì)

1 工程概況

引沁入汾浮山供水工程在草峪嶺隧洞出口取水，主要由進(jìn)出口聯(lián)合建筑物和供水建筑物組成，總長(zhǎng)20.231km，其中總干渠18.531km，浮山干渠1.7km?？偢汕こ唐瘘c(diǎn)位于引沁入汾草峪嶺隧洞出口(樁號(hào)0+000，高程851.82m)，并設(shè)浮山方向分水閘及舊縣河方向節(jié)制閘的聯(lián)合建筑物，后經(jīng)交口河暗渠、郭店隧洞、唐閣河渡槽、李家堡隧洞、崔村河渡槽、羅圈凹隧洞，至羅圈凹隧洞出口。

2 豎井改斜井設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用

2.1 原設(shè)計(jì)情況

郭店隧洞長(zhǎng)12.968km，經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)查勘結(jié)合施工需要，共設(shè)7條支洞，其中1#、6#、7#支洞為斜井，1#、6#斜井支洞為檢修支洞，2#、3#、4#、5#支洞為豎井。

2014年9月，山西省發(fā)改委以晉發(fā)改設(shè)計(jì)發(fā)[2014]1360號(hào)文批復(fù)，基本同意施工組織設(shè)計(jì)，施工工期3a，取消2#、7#支洞。根據(jù)批復(fù)內(nèi)容，樁號(hào)8+907處為4#豎井支洞，4#豎井支洞為臨時(shí)施工支洞，斷面采用圓形，直徑為4m，洞深87m，豎井與隧洞側(cè)面單聯(lián)正交聯(lián)接，井底與洞底平齊，中間通道將豎井支洞與主洞相連，通道斷面同主隧洞。豎井平洞段與主洞連接處采用0.5m厚C25鋼筋混凝土封堵，豎井內(nèi)采用石渣回填，井口采用0.3m厚預(yù)制C25鋼筋混凝土蓋板封堵。

2.2 豎井改斜井方案設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形條件結(jié)合主洞出渣、進(jìn)料等施工條件，經(jīng)與業(yè)主、監(jiān)理、施工單位協(xié)商決定，將4#豎井支洞變更為斜井支洞，與主洞相交樁號(hào)為8+822.7，支洞長(zhǎng)456.94m，其中0+000-0+032.1段縱坡為0，0+000-0+012.5段與主洞垂直正交，在樁號(hào)0+012.5處右轉(zhuǎn)90°，0+032.1-0+451.94段縱坡為1∶6.664，在樁號(hào)0+155.8處左轉(zhuǎn)19°52′24″，0+451.94-0+456.94為明洞段，縱坡為0。隧洞圍巖類別分段長(zhǎng)度為：0+000-0+402為Ⅳ類圍巖，長(zhǎng)402m，0+402-0+451.94為Ⅴ類圍巖，長(zhǎng)49.94m。

2.2.1 斷面設(shè)計(jì)

根據(jù)《山西省大水網(wǎng)工程無(wú)壓輸水隧洞標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)導(dǎo)則》(SXSL101-2012)，結(jié)合工程實(shí)際，巖洞采用城門洞型，洞寬2.8m，高3.336m。考慮到變更的斜井支洞為臨時(shí)施工支洞，施工期較短，另隧洞斷面較小，根據(jù)《水利水電工程錨噴支護(hù)技術(shù)規(guī)范》(SL377-2007)中的相關(guān)規(guī)定，決定采用錨噴支護(hù)做為隧洞永久支護(hù)[1]。

2.2.2 一般支護(hù)設(shè)計(jì)

隧洞按洞身圍巖類別分段長(zhǎng)度見(jiàn)表1。

表1 隧洞洞身圍巖類別分段長(zhǎng)度表

根據(jù)《水利水電工程錨噴支護(hù)技術(shù)規(guī)范》(SL377-2007)中有關(guān)支護(hù)參數(shù)建議表，采用支護(hù)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)表

注：錨桿采用HRB335級(jí)鋼筋，鋼筋網(wǎng)采用HPB235級(jí)鋼筋。

為便于施工期交通，在Ⅳ、Ⅴ類圍巖隧洞底部澆筑150mm厚C20混凝土底板。

2.2.3 特殊地段支護(hù)設(shè)計(jì)

當(dāng)隧洞遇斷層破碎帶、淺埋破碎帶、X節(jié)理發(fā)育帶等穩(wěn)定性極差的特殊地段時(shí)，Ⅳ、Ⅴ類圍巖隧洞依次選用以下支護(hù)措施。

鋼支撐：鋼支撐采用I14工字鋼制作，排距為1m，施工時(shí)根據(jù)圍巖條件進(jìn)行調(diào)整，拱架之間采用φ20鋼筋進(jìn)行連接，鎖角錨桿結(jié)合鋼拱架布設(shè)，拱架底部設(shè)腳底焊接鋼板，鋼板型號(hào)10mm×160mm×160mm。

超前錨桿：采用水泥砂漿錨桿，向外傾角10°，鋼筋直徑φ25，長(zhǎng)3m，循環(huán)搭接長(zhǎng)度0.5m，掌子面外露0.5m，與下部橫向架設(shè)的型鋼拱架焊接。超前錨桿布置在頂拱部位，間距采用0.4m。超前錨桿的有效長(zhǎng)度為2m。

2.2.4 洞臉開(kāi)挖及噴護(hù)

4#斜井支洞洞臉為巖質(zhì)邊坡，兩側(cè)邊坡開(kāi)挖坡度為1∶0.5，沿洞軸線方向向后開(kāi)挖，洞身處為1∶0.3，洞頂以上為1∶0.5。施工中可根據(jù)實(shí)際情況在邊坡頂部設(shè)截水溝(排水溝)，排水至溝底，截、排水溝尺寸為0.25m×0.25m。開(kāi)挖完畢后須及時(shí)進(jìn)行噴射C20混凝土支護(hù)，噴護(hù)采用砂漿錨桿掛網(wǎng)噴護(hù)，噴護(hù)參數(shù)為：C20混凝土噴護(hù)厚度為12cm，砂漿錨桿長(zhǎng)2m，外露0.1m，間距1.5m×1.5m梅花布置，錨桿采用φ25鋼筋制作，鋼筋網(wǎng)采用φ8@0.2m×0.2m[2]。

2.3 豎井改斜井方案的經(jīng)濟(jì)性分析

依據(jù)《山西省水利水電工程設(shè)計(jì)概(估)算編制規(guī)定》和晉水規(guī)計(jì)[2009]891號(hào)文發(fā)布的“關(guān)于對(duì)《山西省水利水電工程設(shè)計(jì)概(估)算編制規(guī)定》補(bǔ)充調(diào)整的通知”及工程基礎(chǔ)單價(jià)進(jìn)行概算，對(duì)豎井改斜井方案的經(jīng)濟(jì)性分析如表3。

表3 設(shè)計(jì)方案改變后經(jīng)濟(jì)性分析

注：1.上平段與下平段開(kāi)挖單價(jià)是7267.22元/m，襯砌單價(jià)為5824.63元/m，則產(chǎn)值變幅=隧洞長(zhǎng)度變幅×7267.22+隧洞長(zhǎng)度變幅×5824.63，隧洞開(kāi)挖過(guò)程中開(kāi)挖單位成本為150元/m3，襯砌單位成本為650元/m3，則實(shí)際產(chǎn)值變幅=隧洞長(zhǎng)度變幅×7267.22+隧洞長(zhǎng)度變幅×開(kāi)挖面積變幅×150+隧洞長(zhǎng)度變幅×5824.63+隧洞長(zhǎng)度變幅×襯砌面積變幅×650。

2.上彎段與下彎段按照斜井單價(jià)計(jì)算其各自單價(jià)，本工程斜井開(kāi)挖單價(jià)是12309.5元/m，襯砌單價(jià)16006.71元/m，則產(chǎn)值變幅=隧洞長(zhǎng)度變幅×12309.5+隧洞長(zhǎng)度變幅×16006.71，上彎段與下彎段變動(dòng)的開(kāi)挖成本為250元/m3，襯砌成本1050元/m3，豎井變動(dòng)的開(kāi)挖成本250元/m3，襯砌成本1500元/m3，則上彎段與下彎段實(shí)際產(chǎn)值變幅=隧洞長(zhǎng)度變幅×12309.5+隧洞長(zhǎng)度變幅×開(kāi)挖面積變幅×250+隧洞長(zhǎng)度變幅×16006.71+隧洞長(zhǎng)度變幅×襯砌面積變幅×1050；豎井實(shí)際產(chǎn)值變幅=隧洞長(zhǎng)度變幅×12309.5-67.49×開(kāi)挖面積變幅×250+隧洞長(zhǎng)度變幅×16006.71-67.49×襯砌面積變幅×1500。

3.隨著隧洞長(zhǎng)度的增大，所需回填灌漿工程量隨之增大，本工程需增加灌漿孔40個(gè)，灌漿孔造價(jià)為5675.77元/個(gè)。

3 結(jié) 論

與豎井相比，水利工程隧洞施工采用斜井更有助于節(jié)省工程投資，文章對(duì)郭店隧洞支護(hù)工程豎井改斜井中的小傾角、長(zhǎng)斜井等施工技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)探討，成功實(shí)現(xiàn)了豎井改斜井的設(shè)計(jì)與操作，實(shí)現(xiàn)了隧洞支護(hù)工程施工難度的降低，并消除了豎井施工中可能遇到的導(dǎo)井堵塞等施工隱患問(wèn)題，提高了機(jī)械化操作程度，大大降低了開(kāi)挖、襯砌及灌漿回灌等施工環(huán)節(jié)的成本，增加了實(shí)際產(chǎn)值。

[1]李海原.胡魯水電站引水發(fā)電隧洞斜井改豎井方案探討[J].四川水力發(fā)電，2013(12)：101-104.

[2]吳華.達(dá)岱水電站引水隧洞調(diào)壓井與豎井開(kāi)挖支護(hù)施工技術(shù)[J].中國(guó)房地產(chǎn)業(yè)，2016(19)：162.

1007-7596(2017)05-0156-02

2017-04-16

朱厚斌(1972- )，男，江蘇濱海人，工程師。

U453.4

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