新疆某長(zhǎng)距離引水隧洞工程施工通道布置方案

劉 攀

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊 830000)

1 概 述

隨著隧洞掘進(jìn)施工技術(shù)的發(fā)展[1-4]，TBM掘進(jìn)施工在隧洞工程掘進(jìn)施工中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是長(zhǎng)距離隧洞工程多選用TBM法與鉆爆法相結(jié)合的施工方法進(jìn)行施工，如引漢濟(jì)渭工程、遼寧大伙房工程、遼西北供水工程等[5-8]。由于受到TBM最大掘進(jìn)長(zhǎng)度、獨(dú)頭通風(fēng)長(zhǎng)度、工程工期等因素的影響，在長(zhǎng)距離隧洞施工中，多采用增加施工通道，對(duì)隧洞施工進(jìn)行合理的施工分段。因此，合理的隧洞施工通道布置方案對(duì)隧洞工程施工具有較大影響。

本文針對(duì)新疆某長(zhǎng)距離引水隧洞工程采用TBM法與鉆爆法相結(jié)合的施工技術(shù)時(shí)，對(duì)工程施工通道布置方案進(jìn)行論述，同時(shí)為類似工程施工通道布置提供參考。

2 工程概況

新疆某長(zhǎng)距離引水隧洞工程根據(jù)工程布置及地形條件，沿線共分5座輸水隧洞，輸水線路全長(zhǎng)148.246 km，其中輸水隧洞總長(zhǎng)140.771 km，隧洞段樁號(hào)分別位于樁號(hào)K0+000 m～K72+890 m(1#隧洞)、K74+224 m～K74+976 m(2#隧洞)、K75+252 m～K82+372 m(3#隧洞)、K86+289 m～K110+547 m(4#隧洞)、K112+265 m～K148+016 m(5#隧洞)，隧洞長(zhǎng)度分別為72.890、0.752、7.120、24.258和35.751 km。1#隧洞前10 km段埋深一般在15～80 m，10～65 km段埋深一般在200 m以上，最大埋深725 m，60 km后段埋深一般在70～120 m，最厚可達(dá)160 m。2#-5#隧洞埋深一般在12～72 m左右，最大埋深130 m。1#隧洞劃分為8個(gè)施工段落，其中TBM施工洞段5段，鉆爆法施工洞段3段；4#隧洞劃分為4個(gè)施工段落，其中TBM施工洞段2段，鉆爆法施工洞段2段；5#隧洞劃分為6個(gè)施工段落，其中TBM施工洞段3段，鉆爆法施工洞段3段。其余隧洞均為鉆爆法施工，2#隧洞劃分為1個(gè)施工段落，3#隧洞劃分為1個(gè)施工段落。

由于TBM施工段落的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，除每段的TBM進(jìn)入通道外，根據(jù)地形地質(zhì)條件，在TBM3～5段落穿越高速公路潛埋段及軟巖段各布置一條中間通道，提前采用鉆爆法施工主洞，TBM掘進(jìn)機(jī)通過(guò)中間通道后，可以利用TBM進(jìn)入通道進(jìn)行已完成掘進(jìn)段的永久混凝土襯砌，縮短工期。結(jié)合地形及水工建筑物的布置，5臺(tái)TBM段共布置2個(gè)進(jìn)入通道，6個(gè)中間通道。

3 施工通道型式選擇

3.1 施工通道選型原則

按照“技術(shù)領(lǐng)先、施工科學(xué)、組織合理、措施得力”的指導(dǎo)思想，主要圍繞不同的隧洞施工方案選擇合理的施工通道型式。隧洞施工通道型式選擇主要有以下原則：①利于保障施工安全的原則。②保障工程施工工期、合理降低施工成本的原則。施工通道選型應(yīng)盡量縮短工期、減少輔助工程量，進(jìn)而降低施工成本。③應(yīng)遵循施工技術(shù)可靠、適用的原則，同時(shí)與TBM掘進(jìn)施工配套的原則。④應(yīng)遵循臨時(shí)施工通道與永久檢修通道相結(jié)合的原則。

3.2 施工通道布置方案

1) 豎井方案。通過(guò)借鑒煤炭、冶金行業(yè)的礦井設(shè)計(jì)，進(jìn)行豎井支洞設(shè)計(jì)。同時(shí)考慮TBM施工出渣強(qiáng)度以及物料運(yùn)輸，TBM進(jìn)入通道及中間通道均布置為主副雙豎井。主洞開(kāi)挖渣料通過(guò)連續(xù)皮帶機(jī)運(yùn)輸至主井底部的水平渣倉(cāng)，經(jīng)調(diào)節(jié)后裝入箕斗，由提升機(jī)提升至地面卸渣；施工人員及物料通過(guò)副井罐籠運(yùn)輸至井底車場(chǎng)，主洞內(nèi)采用軌道運(yùn)輸，由機(jī)車牽引至TBM工作面。TBM掘進(jìn)機(jī)部件通過(guò)進(jìn)入洞副井下放至車場(chǎng)，機(jī)車牽引至TBM組裝洞室進(jìn)行組裝。

2) 斜井方案。斜井支洞亦通過(guò)借鑒煤炭、冶金行業(yè)的斜井進(jìn)行設(shè)計(jì)，布置為集出渣及物料運(yùn)輸功能于一體的混合井。主洞TBM開(kāi)挖渣料通過(guò)連續(xù)皮帶機(jī)輸送至斜井底部，轉(zhuǎn)井筒內(nèi)固定皮帶機(jī)運(yùn)至井口，直接卸入自卸汽車棄渣；施工人員、物料均通過(guò)運(yùn)輸材料車由井口單繩纏繞式提升機(jī)牽引，下放至井底，主洞內(nèi)采用軌道運(yùn)輸，由機(jī)車牽引至TBM工作面，斜井傾角16°。

3) 緩斜井方案。緩斜井坡度緩，在水利水電工程中應(yīng)用較為廣泛。主洞TBM開(kāi)挖渣料通過(guò)連續(xù)皮帶機(jī)運(yùn)輸至緩斜井底部，轉(zhuǎn)井筒內(nèi)固定皮帶機(jī)運(yùn)至井口，直接卸入自卸汽車棄渣；施工人員、物料由汽車運(yùn)輸至井底，轉(zhuǎn)乘主洞軌道運(yùn)輸，由機(jī)車牽引至TBM工作面，緩斜井綜合縱坡12%。

3.3 施工通道選擇

隧洞施工通道布置型式主要有以上3種形式，不同型式施工通道布置適用的條件不同，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，施工通道比較對(duì)照表見(jiàn)表1。

表1 施工通道比較對(duì)照表

通過(guò)以上施工通道比較對(duì)照表可知，豎井、斜井方案的施工程序、布置復(fù)雜，同時(shí)需要專用施工、運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備，同時(shí)施工工期無(wú)法保障，其安全程度遠(yuǎn)低于緩斜井；緩斜井方案雖施工工期長(zhǎng)、工程投資高，但其為常規(guī)施工，簡(jiǎn)單靈活?？紤]到工程安全可靠、工期保障率高等特點(diǎn)，故該工程施工通道選取緩斜井方案。

3.4 施工通道布置特性

輸水隧洞布置10條施工支洞，全部為施工緩斜井。TBM進(jìn)入洞有2條緩斜井，總長(zhǎng)2 897 m，最長(zhǎng)2 398 m，最短499 m。TBM中間洞有6條緩斜井，總長(zhǎng)4 425 m，最長(zhǎng)1 729 m，最短90 m。為避免與攔河引水樞紐施工的干擾，在隧洞進(jìn)口及5#隧洞鉆爆法段布置2條緩斜井，總長(zhǎng)436 m，最長(zhǎng)350 m，最短86 m。施工通道布置特性表見(jiàn)表2。

表2 施工通道布置特性表

4 結(jié) 論

本文針對(duì)長(zhǎng)距離引水隧洞工程采用TBM法與鉆爆法相結(jié)合的施工技術(shù)時(shí)，對(duì)工程施工通道布置方案進(jìn)行論述。結(jié)合工程布置及地形條件等，通過(guò)對(duì)不同施工通道型式進(jìn)行對(duì)比分析，選取緩斜井方案為該工程的施工通道方案， 同時(shí)確定了施工通道的布置方案。該工程施工通道布置方案可為類似工程提供參考。