東山引水工程龍?zhí)妒┕ぶФ纯臻g位置調(diào)整布置方案

倪 碩

（福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000）

1 概述

東山縣島外引水第二水源工程主要任務(wù)是東山縣供水。東山縣屬于海島縣，境內(nèi)沒(méi)有河流、湖泊，受臺(tái)灣山脈的影響，常年降水較少，年降雨量?jī)H為1220 mm，淡水資源匱乏，本工程從詔安縣龍?zhí)端畮?kù)引水至東山縣紅旗水庫(kù)，全長(zhǎng)約30 km，包括取水口、隧洞、管道、跨海頂管、加壓泵站和出水涵等建筑物，設(shè)計(jì)供水流量32萬(wàn)t/d。

引水隧洞全長(zhǎng)1.5 km，位于詔安縣東溪流域干流左岸低山丘陵，其取水口布置在龍?zhí)端畮?kù)大壩上游約80 m處，原龍?zhí)妒┕ぶФ磁c主洞交點(diǎn)在樁號(hào)0+113.533，進(jìn)洞口高程19.6 m，施工支洞全長(zhǎng)110 m，支洞位于龍?zhí)洞髩巫蟀断掠?，距大壩挑流坎最近處約48 m處，環(huán)境復(fù)雜，鉆爆法開挖對(duì)大壩產(chǎn)生較大震動(dòng)。大壩下游左岸施工便道至出渣便道間（見(jiàn)圖1）臨河側(cè)山坡坡度約70°，山勢(shì)較陡，邊坡高，不穩(wěn)定問(wèn)題多，施工支洞出渣便道沿山坡修建難度大，需沿干流左岸布置，河床底部高程5.5～7.4 m，便道需修筑至19.6～13.0 m高程，出渣便道填筑高、斷面大、石方量多，汛期來(lái)臨時(shí)，大壩需要放水降低庫(kù)內(nèi)水位，出渣便道阻礙行洪，支洞口存在洪水倒灌風(fēng)險(xiǎn)，為此需要對(duì)原施工支洞空間位置進(jìn)行調(diào)整。

圖1 龍?zhí)吨Ф雌矫娌贾檬疽鈭D

2 施工支洞布置方案設(shè)計(jì)

2.1 地形與地質(zhì)條件

隧洞沿線地表為低山丘陵地貌，凹溝縱橫發(fā)育，山脊不對(duì)稱[1]，一般高程在100～250 m，隧洞沿線山體植被發(fā)育，地表為殘坡積層覆蓋，過(guò)溪溝段隧洞埋深30～50 m，隧洞沿線穿越的溪溝均與隧洞線呈大角度相交，主要分布燕山早期侵入晶洞花崗巖及第四系含碎塊石砂質(zhì)黏土，局部夾孤滾石等殘坡積層。

選定的施工支洞口為自然山體形成的山凹，成倒梯形，場(chǎng)地較開闊，左側(cè)邊坡開口高程31～36 m，右側(cè)邊坡開口高程31.1～40.2 m，山坡坡度約30°，地面坡度適宜。干涸小溪與支洞軸線相交，從支洞口左側(cè)穿過(guò)，洞口處小溪底高程29.3～29.6 m，過(guò)溪溝相交處埋深約30 m，小溪左側(cè)完整堅(jiān)硬巖出露，洞口邊坡有零星孤滾石，山勢(shì)較緩，山體附近未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，邊坡穩(wěn)定性較好，且洞口外棄渣場(chǎng)（原龍?zhí)洞髩瘟鲜瘓?chǎng)，支洞與其位于同一山體）出露的巖體較完整、堅(jiān)硬，并結(jié)合主洞地質(zhì)報(bào)告，初步預(yù)判，洞口無(wú)不良地質(zhì)構(gòu)造，巖體完整，洞臉和右側(cè)邊坡開挖高度低，邊坡穩(wěn)定，孤滾石、松動(dòng)巖塊清理后，洞口地質(zhì)較好，具備成洞條件且便于施工區(qū)布置，進(jìn)洞起始段為Ⅳ類圍巖，其余主要以Ⅱ、Ⅲ類圍巖為主。

2.2 水文計(jì)算

東溪流域內(nèi)降雨量由北部山區(qū)向東南沿海遞減，徑流量年內(nèi)分配受季節(jié)性降水制約，有明顯的干枯變化，汛期（5～9月））約占全年的75%，枯水期（11月～第二年3月）約占全年的15%。施工支洞位于東南部，降雨量較少，洞口左側(cè)小溪溝從中穿過(guò)，但上游常年干涸，上游匯水面積僅0.058 km2。10年一遇洪水流量為1.44 m3/s、水位為30.22 m，20年一遇洪水流量為1.72 m3/s、水位為30.26 m。支洞口根據(jù)洪水特征進(jìn)行布置，布置在20年一遇度汛高程以上，能滿足支洞口施工區(qū)導(dǎo)流及度汛要求。

2.3 空間位置布置

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，考慮地形、地質(zhì)、水文條件，以及交通便利、棄渣場(chǎng)地布置、爆破震動(dòng)等多方面因素，在引水隧洞下游樁號(hào)0+352.011處，選定了新的施工支洞（見(jiàn)圖1），支洞起點(diǎn)選擇在洞口邊坡穩(wěn)定、護(hù)坡工程量少、場(chǎng)地開闊處，支洞軸線位置屬沿溪傍山地段，應(yīng)避免產(chǎn)生偏壓，選擇離小溪溝有一定距離，確保洞側(cè)厚度滿足要求，且選擇穿小溪溝水平距離最短的位置，選定的支洞與主洞斜交75°，長(zhǎng)度160 m。

支洞進(jìn)洞口高程選擇31.1 m，高于20年一遇洪水水位，與主洞交點(diǎn)處底板高程21.5 m，縱坡6%[2]。

3 方案實(shí)施

3.1 洞口防洪

洞口場(chǎng)地土方平整至高程31.1 m，場(chǎng)地壓實(shí)后進(jìn)行硬化，小溪溝進(jìn)行清底疏浚，洞口施工場(chǎng)地沿小溪溝邊設(shè)置高1 m袋裝土圍堰，小溪溝下穿施工便道處設(shè)置DN600排水管。洞臉垂直面開挖5 m左右，揭露面為全風(fēng)化巖層，成洞條件好，采用人工洞口先行進(jìn)洞，C25鋼筋混凝土鎖口，洞口為城門型。

3.2 邊坡防護(hù)

支洞口正面、右側(cè)邊坡零星孤滾石采用挖掘機(jī)清理，機(jī)械分層開挖后揭示土層為全風(fēng)化層砂質(zhì)黏土，邊坡坡度采用1∶1，邊坡高程31.1～40.2 m，分二級(jí)開挖，坡頂設(shè)截水溝，分級(jí)馬道式平臺(tái)設(shè)置在36.0 m高程處，平臺(tái)1 m寬，坡腳設(shè)置C25混凝土擋墻，墻趾處設(shè)置排水溝，防排相結(jié)合。邊坡采用掛網(wǎng)錨噴混凝土支護(hù)，砂漿錨桿Φ22@200 cm，長(zhǎng)2.0 m，掛鋼筋網(wǎng)Φ6@200 cm×200 cm，噴C25混凝土，厚10 cm，Φ50排水管間排距100 cm，長(zhǎng)0.5 m，梅花形布置[3]。

支洞口施工場(chǎng)地左側(cè)邊坡離進(jìn)洞口有一定的安全距離，邊坡緩且較穩(wěn)定，保留其植被，僅對(duì)零星邊坡進(jìn)行修整，修整后采用樹苗進(jìn)行種植。

3.3 洞身開挖支護(hù)

支洞洞身采用風(fēng)鉆鉆孔、全斷面、光面爆破法施工，城門型，支洞施工正值枯水期，洞內(nèi)水量少，為防止爆破震動(dòng)波對(duì)大壩的影響，爆破采用小藥量控制爆破，圍巖差的地段短開挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)，洞渣采用扒渣機(jī)裝渣，電瓶車牽引有軌梭式礦車運(yùn)渣。

開挖后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際素描情況（見(jiàn)表1）進(jìn)行初期支護(hù)，IV類圍巖開挖過(guò)程采用I14型鋼拱架+超前錨桿支護(hù)，超前錨桿直徑Φ25 mm，長(zhǎng)4.0 m，仰角10°～15°，布置在頂拱180°范圍內(nèi)，環(huán)向間距40 cm，縱向搭接2.0 m；鋼拱架間距50 cm；鎖腳錨桿直徑Φ25 mm，長(zhǎng)2.5 m，間距50 cm，排距1.0 m；縱向聯(lián)系鋼筋采用Φ25@1000，鋼筋網(wǎng)采用Φ6@250 cm×250 cm，噴C25混凝土，厚20 cm；Ⅲ類圍巖采用掛網(wǎng)錨噴混凝土支護(hù)，砂漿錨桿為Φ22@150 cm，長(zhǎng)3.0 m，掛鋼筋網(wǎng)Φ6@200 cm×200 cm，噴C25混凝土，厚10 cm，Ⅰ、Ⅱ類圍巖不需要初期支護(hù)。

表1 施工支洞地質(zhì)素描成果

4 實(shí)施效果

支洞開挖后，IV類圍巖占25%，Ⅱ、Ⅲ類圍巖占75%，起始段46 m靠小溪邊、洞側(cè)圍巖壁較薄，洞內(nèi)巖層較破碎，支洞過(guò)小溪溝段無(wú)大破碎斷裂帶，整體圍巖穩(wěn)定性較好，Ⅱ、Ⅲ類圍巖光面爆破成孔率高，成洞效果好。洞內(nèi)坡度較緩，洞外出渣便道僅需修筑簡(jiǎn)易便道，棄渣礦車出洞后20 m外直接往下卸料，與原沿干流左岸布置長(zhǎng)距離、大斷面填筑出渣便道相比，運(yùn)輸距離短，出渣效率高，不受度汛季節(jié)影響，可全時(shí)段不間斷出渣。

選定的支洞長(zhǎng)度較原支洞長(zhǎng)50 m，但圍巖整體更完整，洞內(nèi)支護(hù)工程量減少，洞口邊坡僅正面和右側(cè)需要噴混凝土防護(hù)，工程量少，經(jīng)測(cè)算總造價(jià)更低，選定的支洞交叉點(diǎn)離出洞口更近，支洞開挖后往上下游布置更合理，能夠加快隧洞貫通進(jìn)度[4]，且選定后的施工支洞離大壩相對(duì)較遠(yuǎn)，開挖采用小藥量控制爆破，震動(dòng)波對(duì)大壩無(wú)影響，且洞口上游匯水面積小，施工期經(jīng)歷了多個(gè)臺(tái)風(fēng)，水量很小，可避免洪水倒灌，安全性更高。

5 結(jié)語(yǔ)

龍?zhí)妒┕ぶФ磳儆谂R時(shí)交通洞工程，使用結(jié)束后采用混凝土進(jìn)行封堵。對(duì)臨時(shí)施工支洞空間位置的調(diào)整，由施工單位結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)范、設(shè)計(jì)意圖、施工經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行支洞空間位置的調(diào)整布置，同時(shí)在參建單位的協(xié)作下，順利完成了施工支洞空間位置的調(diào)整布置方案，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施后證明此次位置調(diào)整方案經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行，滿足規(guī)范和引水洞施工期度汛、通風(fēng)、開挖、震動(dòng)、出渣、運(yùn)料等要求，調(diào)整后，加快了全線貫通的步伐，為下一步襯砌施工提供了充裕的時(shí)間，可供設(shè)計(jì)支洞洞線的選擇及施工中遇到類似情況時(shí)參考。

（責(zé)任編輯：竇波元）