東山供水工程某輸水隧洞主支洞交叉段施工

（山西省東山供水工程建設(shè)管理局 山西太原030024）

1 工程概況

山西省晉中東山供水工程輸水線路某隧洞為無壓輸水隧洞，斷面形式為城門洞型（凈寬2.5 m，凈高2.96 m），洞段長約4.938 km，施工布置1 條支洞（長度為311.14 m），工期1 158 d（約38.6月），采用全斷面鋼筋混凝土襯砌。

2 水文地質(zhì)條件

工程所在區(qū)域?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，四季變化明顯，雨熱同季，其特點(diǎn)是冬季漫長（5 個(gè)月）、寒冷、多降雪、最大凍土深度92 cm。

支洞支0+022～支0+000 段以及主洞SBE26+905.234～SBE26+855.234 段為支洞與主洞交叉段范圍，設(shè)計(jì)圍巖地質(zhì)為：支洞支0+022～支0+000 段洞身圍巖為三疊系下統(tǒng)和尚溝組紫紅、磚紅色泥巖，砂質(zhì)泥巖夾薄層細(xì)粒長石砂巖，圍巖類別為V 類圍巖；主洞SBE26+905.234～SBE26+855.234 段隧洞通過底層為三疊系下統(tǒng)和尚溝組紫紅色泥巖夾淺紅色-灰紅色薄層中細(xì)粒砂巖。層狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。泥巖巖性較軟，砂巖巖性堅(jiān)硬。隧洞圍巖為二疊系中統(tǒng)和尚溝組泥巖，該段巖層為單斜巖層，巖層產(chǎn)狀N10°～15°E 和N W∠5°～17°。巖體中主要發(fā)育N40°～45°E 和N 35°～40°W 兩組高傾角節(jié)理裂隙，圍巖類別為V 類圍巖。

3 施工總部署

由于工程工期緊，且工程所在地冬季漫長（5 個(gè)月），寒冷、多降雪，冬季施工洞外骨料拌和質(zhì)量保證難度大、費(fèi)用高。故將主支洞交叉段由原設(shè)計(jì)“人”字型變更為“T”字型設(shè)計(jì)（具體主支洞交叉段開挖支護(hù)形式變更此處不做詳細(xì)比對）。

根據(jù)安全適用的基本原則，交叉口支洞設(shè)置18 m闊挖段，主洞設(shè)置40 m 闊挖段，以滿足平板車運(yùn)輸，洞內(nèi)車輛停放、修理，高壓進(jìn)洞，通風(fēng)機(jī)布置，洞內(nèi)骨料拌和等需要。交叉口（abcd）采用門架挑頂施工方案，采用全斷面法開挖施工（根據(jù)實(shí)際圍巖地質(zhì)情況可更改為上下兩臺階法開挖施工）。具體平面布置如圖1所示。

圖1 主支洞交叉段平面布置圖

4 開挖、支護(hù)與施工

4.1 開挖支護(hù)流程

①測量放線→②設(shè)置超前小導(dǎo)管→③爆破→④設(shè)置鋼拱架→⑤錨桿支護(hù)及掛網(wǎng)噴護(hù)。

4.1.1 超前注漿小導(dǎo)管

超前小導(dǎo)管采用Φ42 無縫鋼管制作，長度3.5 m，導(dǎo)管前端制作為10 cm 的圓錐狀，導(dǎo)管末端設(shè)置Φ6鋼筋加固環(huán)，距離導(dǎo)管末端20 cm 處向?qū)Ч芮岸碎_注漿孔，孔距15 cm，梅花布置。超前小導(dǎo)管沿拱頂全弧段開挖輪廓線布置，間距40 cm，外插角度控制在3°～5°，導(dǎo)管搭接長度不小于1 m，外露部分與鋼拱架焊接連接。注漿材料采用純水泥漿液，注漿參數(shù)視圍巖揭露情況現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

4.1.2 爆破

根據(jù)圍巖地質(zhì)情況（V 類）采用光面爆破設(shè)計(jì)；掏槽采用楔形孔掏槽；周邊孔采用Φ25 藥卷間隔裝藥；爆破網(wǎng)絡(luò)采用非電毫秒塑料導(dǎo)爆管雷管連接，電雷管起爆；爆破循環(huán)進(jìn)尺控制在1 m～1.2 m。

爆破流程：爆破準(zhǔn)備→測量放線→鉆孔→清孔→炮孔檢查→裝藥→爆破網(wǎng)絡(luò)連接與檢查→起爆→通風(fēng)排煙與排險(xiǎn)→爆渣清理。

從開挖斷面中心按照開挖輪廓線型式向外間隔70 cm 輻射依次布置掏槽孔、崩落孔（輔助孔）與周邊孔（拱頂孔、邊墻孔、地板孔），鉆孔深度為1.2 m，孔徑為42 mm。掏槽孔孔距為62 cm，掏槽角度控制在65°～70°；崩落孔（輔助孔）孔距為80 cm，鉆孔方向垂直于開挖斷面；周邊孔孔距為50 cm，拱頂孔及邊墻孔眼底稍向輪廓線外偏斜10～15 cm，底板孔孔口高出地板10～15 cm，孔底向下傾斜且低于地板標(biāo)高15～20 cm。具體爆破參數(shù)如表1所示。

4.1.3 設(shè)置鋼拱架

鋼拱架采用18#普通工字鋼制作，并設(shè)置底梁，形成封閉鋼拱架。每榀支護(hù)間距按1 m 進(jìn)行控制，視實(shí)際圍巖情況鋼拱架支護(hù)間距可適當(dāng)減小或增大。鋼拱架之間在頂拱及側(cè)墻均勻布置Φ25 聯(lián)系筋，必要時(shí)頂拱聯(lián)系筋可采用12#工字鋼代替。

表1 圍巖爆破設(shè)計(jì)參數(shù)表

4.1.4 錨桿支護(hù)及掛網(wǎng)噴護(hù)

頂拱120°范圍內(nèi)，設(shè)置Φ25 鋼筋砂漿錨桿，若塌孔嚴(yán)重可用自進(jìn)式錨桿替代。錨桿間排距1 m，角度與水平夾角不小于70°，錨桿末端與Φ8@150 mm 鋼筋網(wǎng)焊接，網(wǎng)片搭接長度不小于3 cm。掛網(wǎng)完畢后噴射15 cm 厚C20 素混凝土進(jìn)行封閉。若圍巖滲水嚴(yán)重設(shè)置Φ42 注漿超前小導(dǎo)管作為滲水通道，后期兼做封堵灌漿管使用。

4.2 主支洞交叉段施工流程

①支洞施工至支0+024 樁號后，進(jìn)行支洞闊挖段鎖口施工（開挖及支護(hù)參數(shù)按A-A 斷面開挖支護(hù)施工）→②鎖口段施工至支0+022 樁號后，向進(jìn)洞方向左側(cè)單側(cè)開始闊挖（開挖及支護(hù)參數(shù)按B-B 斷面開挖支護(hù)施工）→③按照B-B 斷面施工至0+000 樁號后抵達(dá)主洞，主支洞交叉段abcd 由ab 面向cd 面施工（開挖及支護(hù)參數(shù)按D-D 斷面開挖支護(hù)施工）→④按照D-D 斷面施工完成交叉段abcd 施工后，由ad 面和bc 面分別向主洞下游擴(kuò)挖和主洞上游擴(kuò)挖（ab 面和bc 面鋼拱架支護(hù)形式由D-D 斷面支護(hù)形式變換為C-C 斷面支護(hù)形式）→⑤按照C-C 斷面施工至樁號SBE26+905.234 和SBE26+865.234 后進(jìn)入主洞按原設(shè)計(jì)支護(hù)支護(hù)參數(shù)開挖支護(hù)施工。具體開挖支護(hù)參數(shù)如圖2、圖3、圖4、圖5所示。

圖2 A-A 剖面圖

圖3 B-B 剖面圖

圖4 C-C 剖面圖

圖5 D-D 剖面圖

5 結(jié)語

該主支洞交叉段開挖支護(hù)完成后，依據(jù)后期變形觀測及后續(xù)施工效果分析，認(rèn)為該主支洞交叉段施工質(zhì)量良好，滿足了冬季施工洞內(nèi)骨料拌和的空間及質(zhì)量要求，取得了預(yù)期的施工效果，為同類工程施工可提供一定的參考價(jià)值。