淺談特小斷面長隧洞通風(fēng)豎井施工方法總結(jié)

魏立恒

甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司 甘肅 蘭州 730000

甘肅省引洮供水二期工程供水范圍涉及定西市安定區(qū)、隴西縣、通渭縣，白銀市會(huì)寧縣，天水市武山縣、甘谷縣、秦安縣及平?jīng)鍪徐o寧縣。工程供水總?cè)丝?67.76萬人，以城鄉(xiāng)生活、工業(yè)供水為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉，為當(dāng)?shù)厝罕娒撠氈赂患案纳粕鷳B(tài)環(huán)境創(chuàng)造條件。甘肅省引洮供水二期工程為II等大（2）型工程，引洮供水二期工程總干渠自隴西縣馬河鎮(zhèn)附近大營梁的一期工程總干渠15#隧洞出口三干渠分水節(jié)制閘后暗渠連接段末端開始（一期終點(diǎn)樁號109+027.95m，二期起點(diǎn)樁號0+000），總干渠起點(diǎn)設(shè)計(jì)高程2089.79m，于會(huì)寧縣太平鎮(zhèn)附近大山川的八干、九干總分水閘結(jié)束（樁號95+091.45m，設(shè)計(jì)高程2011.77m），設(shè)計(jì)流量20m3/s，全長95091m，其中隧洞20座，長度90580.43m，占渠線總長的95.25%；渡槽10座，長度720m，占渠線總長的0.76%；暗渠23段，長度3295m，占渠線總長的3.46%；各類漸變段長255m，占渠線總長的0.27%；節(jié)制閘10座，總長241.02m，占渠線總長的0.25%；沿線共設(shè)退水閘6座，干渠分水閘6座，供水管（渠）線分水口4座，下渠通道5座，直斗分水口5座。干渠及分干渠共8條，總長299.968km（其中：干渠總長254.719km，分干渠總長45.249km）。供水管渠線共18條（其中秦安縣城、葉堡調(diào)蓄水池管線共用），總長176.471km。構(gòu)成覆蓋全受水區(qū)的輸供水渠（管）網(wǎng)體系。

引洮供水二期工程屬Ⅱ等工程，工程規(guī)模為大（2）型；總干渠主要建筑物級別為2級，次要建筑物級別為3級，臨時(shí)性建筑物級別為4級；五干渠主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級，臨時(shí)性建筑物級別為5級。丁溝供水管線主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級，臨時(shí)性建筑物級別為5級。

甘肅省引洮供水二期主體工程施工第38-1標(biāo)段位于五干渠3#洞2#斜井（五佛爺廟）控制段起點(diǎn)～五干渠尾（小岔灣溝）之間，渠系樁號為五干渠11+248.67～19+002.39、丁溝供水管線0+000～1+473.08，標(biāo)段渠線長9226.8m。

五干渠3#隧洞出口洞身段11+248.67～15+244長3995.33m；3#隧洞出口下游漸變段長6m、2#渡管15+250～15+298長48m、2支渠及丁溝管線分水口15+298～15+319（含前后漸變段）長21m；4#隧洞洞身段15+315.78～17+170長1854.22m；1#倒虹吸17+170～17+535（含進(jìn)出口漸變段）長365m、梯弧明渠17+535.00～18+425（含后漸變段5m）長890m；5#隧洞18+425～18+782長357m；2#倒虹吸18+782～18+988.10（含進(jìn)出口漸變段）206.1m、矩形明渠18+988.10～19+000.39（含漸變段），3支、4支渠分水口19+000.39～19+002.39長2m，大車橋4座，丁溝供水管線（Ф200鋼絲骨架復(fù)合管）長1473.08m。

五干渠3#隧洞出口段工程采用三心圓斷面型式（馬蹄形斷面），縱坡1/2000，凈斷面尺寸寬×高=1.6×1.923（m）（小斷面），設(shè)計(jì)水深h=0.744m，設(shè)計(jì)流速v=0.86m/s，樁號11+248.67～15+244.00，長度3995.33m。隧洞埋深58～320m，圍巖為K1hk砂巖、含礫砂巖，夾砂礫巖、粉砂質(zhì)泥巖等，以泥質(zhì)膠結(jié)為主，其中砂巖天然狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度1.2～4.2MPa，屬軟巖，巖體呈中厚層狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)狀較平緩，巖體結(jié)構(gòu)面以層面為主，節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，巖體較為完整。圍巖中地下水活動(dòng)，局部呈線狀流水，屬不穩(wěn)定的Ⅳ類圍巖。在開挖掘進(jìn)過程中采用鉆爆法施工，3#隧洞出口單面掘進(jìn)長度長達(dá)2315.46m，且有彎道，嚴(yán)重影響隧洞內(nèi)的排煙及通風(fēng)條件，空氣質(zhì)量較差，因此在施工過程中根本無法滿足排煙、通風(fēng)條件，安全上存在較大隱患。由于隧洞內(nèi)的爆破、機(jī)械出渣、鋼拱架安裝、噴砼等工序的施工，致使無法正常施工。為了確保施工安全及工程順利實(shí)施，在五干渠3#隧洞樁號13+829.55處（距離出口1414.45m）增加1條通風(fēng)豎井（坐標(biāo)：X=3931525.909，Y=497631.386；深度約H=65m；孔徑D=0.3m），以確保施工期人員安全，工程順利實(shí)施。具體實(shí)施方案如下：

一、地理位置

五干渠3#隧洞洞頂通風(fēng)豎井施工，鉆孔樁位于會(huì)寧縣澇池灣下大山溝底附近，坐標(biāo)：X=3931525.909，Y=497631.386。

二、鉆孔施工工藝及成孔設(shè)計(jì)

該通風(fēng)孔設(shè)計(jì)孔徑300mm以上，設(shè)計(jì)孔深65m，成孔后需用螺旋管固井，套管露出地面30cm。根據(jù)該通風(fēng)孔的設(shè)計(jì)孔徑和孔深，本次施工采用以下施工工藝：

施工準(zhǔn)備(進(jìn)場道路維修、場地平整、測量放線精確到位、人員主要設(shè)備進(jìn)場就位等）→采用?98mmPDC取芯鉆頭開鉆→采用?153mmPDC擴(kuò)孔→采用?219mmPDC擴(kuò)孔→采用?295mmPDC擴(kuò)孔→采用?347mmPDC擴(kuò)孔→采用?393mmPDC擴(kuò)孔→?325mm壁厚8mm的套管護(hù)壁→水泥漿填充→管口位置現(xiàn)澆平臺(tái)→施工完畢。

先使用?98mmPDC取芯鉆頭開鉆，循環(huán)液選用普通泥漿，鉆至10m、30m、40m、50m、65m部位各進(jìn)行一次孔內(nèi)測斜；若斜度≤0.1°，方位角在NE17°±0.1°，繼續(xù)鉆進(jìn)；若斜度＞0.1°，方位角超出NE17°±0.1°，需使用水泥漿封孔后重新開孔或糾斜器糾正。

首開成功后，使用泥漿循環(huán)鉆孔半小時(shí)，再使用?153mmPDC擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行第一次擴(kuò)孔，一徑到底；

一擴(kuò)到底后，換用?219mmPDC擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行第二次擴(kuò)孔，一徑到底；

二擴(kuò)到底后，換用?295mmPDC擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行第三次擴(kuò)孔，一徑到底；

三擴(kuò)到底后，換用?347mmPDC擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行第四次擴(kuò)孔，一徑到底；

四擴(kuò)到底后，換用?393mmPDC擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行第五次擴(kuò)孔，一徑到底；

五擴(kuò)到底后，使用泥漿沖洗鉆孔半小時(shí)；

現(xiàn)場將總長65m外徑?325mm壁厚8mm的套管擺放整齊，做好下管準(zhǔn)備工作，備用電焊機(jī)，角磨機(jī)等；

套管下入到位后，套管孔口橫向焊接四根長度50mm鋼筋；

現(xiàn)場配制水灰比為0.5的水泥漿，然后下鉆并使用泥漿泵從套管內(nèi)部泵入，待孔口返上水泥漿后停泵、提鉆；

靜止24小時(shí)候待水泥漿凝固后，使用?295鉆頭再鉆入套管底部的混凝土，并用水泵抽出套管內(nèi)部的泥漿。

管口位置現(xiàn)澆平臺(tái)，防止雨雪進(jìn)入豎井內(nèi)。

成孔后的通風(fēng)孔結(jié)構(gòu)圖如下。

圖一 通風(fēng)孔結(jié)構(gòu)圖

三、施工機(jī)械選擇

根據(jù)場地的地形、鉆孔的設(shè)計(jì)外徑和孔深以及套管重量等因素考慮，施工設(shè)備的選擇主要有以下幾種：

采用XY-44型立軸回轉(zhuǎn)液壓鉆機(jī)。性能：鉆進(jìn)深度800-1000m，最大開孔直徑300mm，單繩提升能力：4500kg；

采用XY-280型液壓給進(jìn)立軸回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)。性能：鉆進(jìn)深度?350mm 50m，單繩提升能力 2000kg。

四、生態(tài)環(huán)境保護(hù)文明施工方案

設(shè)備入場后，組織所有員工學(xué)習(xí)環(huán)保知識、相關(guān)法律、法規(guī)、技術(shù)要求、管理辦法等，并作好學(xué)習(xí)筆記；

對施工場地進(jìn)行圍欄，確保對植被的占用最小化；

泥漿材料選用對環(huán)境無污染、易自然降解的材料；

完工后的剩余泥漿由第三方污水處理機(jī)構(gòu)運(yùn)走；

在機(jī)械設(shè)備下方鋪設(shè)防滲布，防治燃油泄漏對環(huán)境的影響；

生活垃圾和生產(chǎn)垃圾分類放置，待完工后統(tǒng)一運(yùn)至附近垃圾場處理；

退場時(shí)，將泥漿池和泥漿槽回填。

五、總結(jié)

在甘肅省引洮供水二期主體工程施工第38-1標(biāo)段特小斷面隧洞單頭掘進(jìn)較長，通過增加通風(fēng)豎井開挖的經(jīng)驗(yàn)，改善了隧洞的通風(fēng)條件，確保施工安全。保證了施工順利的安全進(jìn)行。