洛惠渠五號隧洞2#岔洞施工技術

劉 超 付大鵬 張社紅

（渭南市洛惠渠管理局 陜西 大荔 715100）

1 工程概況

洛惠渠五號隧洞（以下簡稱五洞）全長3467m，建成于1947年，1950年正式通水。該洞由于所處地質(zhì)條件惡劣，在運行過程中多次發(fā)生坍陷堵塞、洞身變形等重大事故，因而1982年被迫對其尾段1400m洞身進行了內(nèi)襯鋼筋砼加固，致使其洞身過水斷面由2.7m×2.7m減小為2.2m×2.2m，過水能力由設計15m3/s減小為9.8m3/s，嚴重影響了五洞下游大荔灌區(qū)48萬畝農(nóng)田的灌溉。為解決這一問題，洛惠渠灌區(qū)實施了五洞擴大工程，從加固縮小段處另辟新洞，斷面設計為2.7m×2.7m馬蹄形，襯砌厚度為30cm素砼，洞線長度1000m，以恢復全洞過水能力。

由于五洞下游加固縮小段平面為反S形，而新開隧洞平面為直線，兩洞出口相距約80m（新洞口在左側(cè)），因而兩洞身有兩次交叉。第一次交叉位于五洞樁號1+997.798處與老洞銜接，為新洞起點，平面為人字形稱為1#岔洞；第二次交叉位于五洞樁號2+151.298處，與老洞斜向交叉，兩洞夾角45°，稱為2#岔洞。五洞2#岔洞就是新開隧洞（新洞）與原洞身（老洞）的交叉，距離上游的新洞1#堅井75.5m。

2#岔洞上游新洞為人工開挖現(xiàn)澆砼施工，下游新洞為盾構(gòu)機械開挖預制管片安裝施工。岔洞處老洞為兩層襯砌，外層為漿砌料石，洞內(nèi)徑為3.0m×3.0m；內(nèi)層為加固的鋼筋砼，洞內(nèi)徑2.2m×2.2m，平均加固厚度40cm。

2 施工方案分析

根據(jù)五洞擴大工程施工工期安排，2#岔洞上游的人工開挖施工和下游的盾構(gòu)施工同時到達岔洞位置，時處灌溉高峰，五洞滿負荷通水。根據(jù)建設單位意見，2#岔洞施工不能影響灌溉，五洞暫時不能停水，兩洞交叉施工只能在五洞停水后進行，并要求在來年冬灌開始前完成施工。但是五洞停水期只有兩個月時間，而五洞僅拆除鋼筋混凝土及漿砌石方量估計在100m3以上，并且岔洞施工作業(yè)在地下進行，工作面狹小，施工條件差，并受地下水干擾，因此按期完工難度較大，勢必影響冬灌。

綜合考慮上述因素，對2#岔洞的施工提出了兩種設想：

設想一：不拆除老洞，保證洞內(nèi)繼續(xù)通水，從老洞洞身下部在停水前先行貫通岔洞，呈地下倒虹形式。停水后完成拆除施工及上部結(jié)構(gòu)施工。

設想二：不拆除老洞，保證洞內(nèi)繼續(xù)通水，從老洞洞身頂部跨越老洞在停水前先行貫通岔洞，施工好岔洞上部結(jié)構(gòu)。停水后完成拆除施工及底板施工。

經(jīng)過對比分析，第一方案施工開挖量小，但五洞地下水豐富，施工期間排水困難，施工完全在水下，且在老洞下部挖通后，洞身懸空很不安全，并且后期岔洞上部結(jié)構(gòu)施工不便，更不安全，運行后岔洞處水流不暢；第二方案在老洞上部包圍老洞進行施工，排水方便，并可利用老洞作為支護，圍巖暴露面積較小，施工完成早的情況下可以利用行水期進行老洞外層砌體拆除，停水后僅完成洞底施工即可，工期可大大提前。并且此法先完成岔洞拱部結(jié)構(gòu)施工，后期施工安全性較大。因此，岔洞施工采用第二方案。

3 方案設計

對由老洞頂跨越貫通新洞的方案設計如下：

岔洞長度設計為8.0m，斷面凈跨為6.0m，凈高為6.0m，高于老洞頂3m，以便進行頂部穿越。岔洞斷面為城門洞形，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，襯砌厚度40cm。為保證岔洞和新老洞高度方向銜接，設計岔洞與新老洞在距岔洞前7m處開始抬高洞頂，洞身高度由3.0m抬高至6.0m，岔洞上游新洞升高段利用1#堅井作為施工通道；岔洞下游新洞降低段利用2#豎井作為施工通道，在完成新洞與岔洞上下游貫通后，再在岔洞內(nèi)施工老洞方向的升高段和降低段，最后在岔洞的保護下拆除老洞，完成底板砼澆筑。

4 岔洞施工

4.1 新洞升高段和降低段施工

根據(jù)設計在地面制作木拱架、木模板，共計7模，每模進尺1.0m，高度由3.0m至6.0m，寬度不變，木模制作完成后在地面形成升高段模型。隨后人工進行洞身開挖，每次開挖進尺1.0m后進行圍巖支護，綁扎鋼筋，安裝模板后澆筑砼，連續(xù)施工完成整個升高段拱墻施工，隨后封堵掌子面，進行底拱澆筑。

新洞降低段的施工由盾構(gòu)側(cè)施工完成，施工方法同升高段，同時進行。

4.2 岔洞段施工

新洞兩側(cè)的升高段施工完成后，正式進行岔洞施工，岔洞拱架因跨度較大而采用重軌制作。拱部半徑為3.0m半圓，分五段組成，螺栓連接；側(cè)墻高度3.0m，由兩段組成，螺栓連接。整個拱架共分七段組成，根據(jù)岔洞長度共計制作9榀。

岔洞施工考慮施工組織和安全，單獨由1#豎井側(cè)施工，每次開挖澆筑長度定為1.0m。由于岔洞高度大，跨度大，如采用全斷面開挖，則圍巖支護困難，且開挖和砼施工歷時長，因而圍巖暴露時間太長，對五洞所處地質(zhì)條件危險性較大，因而岔洞施工采用分部施工：即先完成拱部施工，再完成側(cè)墻施工。拱部施工根據(jù)老洞在岔洞內(nèi)的左右位置變化情況采用左右側(cè)分部施工，這樣不僅大大縮短開挖澆筑歷時，增加施工安全性，也可在進行岔洞拱部施工時，利用老洞頂部作為支撐和施工平臺，極大地方便施工，對在岔洞拱部施工中因岔洞跨度形成出露的老洞升高段和降低段掌子面臨時進行封堵。

實際施工證明，這一方案非常合理，岔洞頂拱施工難度大大降低，并且加快了施工速度和保證了施工安全。

在岔洞拱部施工中，由于新洞底和老洞頂高度達3.0m～4.0m，加之空間狹小，上料出土水平和垂直運輸都較困難。因此，在進行土體開挖和砼施工時，在升高段內(nèi)設置了一臺7.0m長的皮帶運輸機，進行物料運輸，極大地方便了施工，使得整個岔洞施工用于上料運輸?shù)臅r間大大縮短。

4.3 岔洞側(cè)墻施工

由于岔洞包圍老洞施工，兩者相交，老洞將岔洞側(cè)墻兩側(cè)分開，故側(cè)墻施工可分兩側(cè)單獨進行，這樣減小了土體開挖量和圍巖暴露面積，增加了施工速度和安全性。

施工時為保證拱部拱架的穩(wěn)定，先開槽將側(cè)墻拱架進行連接支撐，然后再進行開挖土體、支護、模板安裝和澆筑砼。

4.4 老洞升高段和降低段施工

岔洞施工過程中，對于岔洞和老洞銜接的升高降低段出露的掌子面，在岔洞拱部施工時進行了臨時封堵。在岔洞拱部完成施工后，開始拆除封堵進行銜接施工，高度由岔洞頂至老洞頂。在與老洞頂銜接時，先拆除老洞外層砌體，露出內(nèi)層砼后鉆孔預埋鋼筋和岔洞鋼筋相連，安裝模板和澆筑砼。

該部分施工由于開挖斷面逐漸減小且長度較小，故升高段和降低段均采用全斷面開挖和澆筑，其澆筑進尺為2.0m。

4.5 通風

在岔洞施工過程中，由于岔洞距離1#豎井75m，空氣無法形成對流，因而岔洞處空氣沉悶，氣味難聞。為了保證岔洞施工通風，施工中根據(jù)五洞為無壓洞的特點，利用老洞停水間歇時間在老洞頂部鑿孔預埋了Φ300鋼管作為岔洞施工過程中的通風通道，效果較好。

4.6 拆除

岔洞側(cè)墻施工完成時，洞內(nèi)行水已經(jīng)停止，老洞拆除工作開始進行。拆除采用風鎬施工，空壓機（8m3）置于1#豎井上地面，Φ50管道送風，距離175m，由于老洞在已成岔洞內(nèi)拆除，空間大，有岔洞拱部保護，拆除工作進展十分順利。

4.7 底板澆筑及修補

老洞拆除完成后，進行廢渣清理，逐模開挖底板進行砼澆筑。澆筑完成后對上下游新老兩洞銜接部位進行修補處理，清理洞內(nèi)物料，岔洞施工徹底完成，達到了預定目標和工期要求。

5 結(jié)語

2#岔洞自開始施工到最后完成，歷時126天，共消耗材料砼180m3、鋼材8.0T，用工近6000工日，開挖土方800m3，拆除鋼筋砼35m3，拆除砌體90m3，整個施工過程工序緊湊，安排合理，未發(fā)生任何安全事故。

地下工程施工風險大，不可預見因素多，但只要認真細致分析，科學制定方案，謹慎安全施工，就一定能解決施工中遇到的各種難題，促進工程施工技術的發(fā)展。陜西水利