緊湊密集型地下洞室群施工技術(shù)研究

潘純

（遼寧水利土木工程咨詢有限公司，遼寧沈陽 110003）

1 概況

遼寧省重點輸供水工程二段取水首部地下洞室包括引水洞工程、地下廠房工程、有壓尾水洞工程、尾閘室工程、無壓尾水洞工程、排水廊道工程等工程，多洞室交叉布置，空間效應(yīng)明顯，同時多數(shù)洞室群為小斷面，布置上十分緊湊。目前針對大中型地下洞室群施工研究較多，技術(shù)相對成熟，但對于緊湊密集型洞室群無可借鑒經(jīng)驗，尤其斷面小、布置緊湊導(dǎo)致的工序干擾大，首先必須重點分析各洞室群特點、互相關(guān)系及施工中可能遇到的難點，然后對施工工序進行優(yōu)化，同時進行合理資源配置，最后根據(jù)工序調(diào)整，采用圖表等形象方式對進度實時控制。

2 洞室群特點及相互關(guān)系

整個洞室群布置在長220.00 m、寬129.40 m，總高度41.30 m空間范圍內(nèi)。共設(shè)26條隧洞，分7層布置，最小洞徑為2.60 m×3.25 m，最大洞徑為7.90 m×10.00 m，最小洞間距為2.20 m，洞室群密度達到8.50 m間距一條。

3 施工重難點分析及措施

3.1 施工重難點

1）地下廠房洞室多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要洞室跨度大，其他輔助洞室斷面小，彼此緊湊，支護型式多樣，工藝復(fù)雜，開挖支護工期緊，合理安排主要洞室的開挖支護程序是重點。

2）施工強度高，施工通道少，進場交通洞作為唯一的出渣通道，承擔(dān)廠房、尾水洞、排水廊道、電纜廊道、尾水隧洞等的出渣任務(wù)，洞內(nèi)還需要布置風(fēng)水電、通風(fēng)排煙及排水管道，施工干擾大。

3）地下廠房洞室群中，洞與洞、洞與井交叉、相貫部位較多，洞室交叉部位洞間巖層（巖柱）厚度薄，應(yīng)力集中，這些部位的圍巖穩(wěn)定及施工安全問題突出，必須采取措施確保施工安全和圍巖的穩(wěn)定，這是施工中的重點。

3.2 措施

1）安排好主廠房和尾水洞的施工程序。廠房Ⅰ、Ⅱ?qū)拥某鲈ǖ罏檫B接廠房和尾水洞的場內(nèi)交通洞，故在施工安排上，當(dāng)進場交通洞開挖至廠房交通洞和尾閘室交通洞的交叉口時，將尾閘室交通隧洞作為主工作面優(yōu)先掘進，同時順序開挖尾水洞頂部Ⅰ層、場內(nèi)交通洞，進而施工主廠房Ⅰ、Ⅱ?qū)印?/p>

2）洞室開挖按“新奧法”原理，開挖后適時進行噴錨支護，提高圍巖彈性抗力，避免因支護不及時而發(fā)生高邊墻突然變形和塌坍，廠房、尾水室的開挖支護分層進行，在同一立面上需上層開挖支護結(jié)束后，才能開挖下一層。

3）廠房Ⅱ?qū)蛹耙韵赂鲗娱_挖過程中，為減小爆破對高邊墻圍巖的影響，同時保證邊墻的成型質(zhì)量，邊墻采取預(yù)留保護層開挖方式。安裝場、副廠房、尾水室底部、機坑巖臺預(yù)留保護層水平光爆開挖，機坑底部預(yù)留垂直保護層淺孔松動爆破開挖，保證水平建基面巖石的完整性。

4 開挖施工工序研究

由于場內(nèi)交通洞（通尾水啟閉機室廊道）要作為廠房Ⅰ、Ⅱ?qū)拥氖┕ねǖ溃试趶S房交通洞的施工安排上將進入尾閘室的交通隧洞作為主工作面優(yōu)先掘進。并在尾閘室交通隧洞貫通后按順序進行尾水檢修閘室、尾閘室Ⅰ層和通尾水啟閉機室廊道的施工，再進行廠房Ⅰ、Ⅱ?qū)拥拈_挖支護。在廠房Ⅰ、Ⅱ?qū)娱_挖施工時，尾閘室暫停下臥，作為廠房施工通道。等廠房的施工通道變?yōu)檫M廠交通隧洞時，再進行尾閘室Ⅱ?qū)拥拈_挖。根據(jù)主體工程施工進度，適時封堵不再使用的施工通道。

5 開挖施工方法

1）引水壓力洞開挖方法

引水隧洞開挖在壓力引水洞施工支洞開挖支護完成后，先開挖支洞下游側(cè)的2號支管，并在其掘進距離超過30.00 m后再開挖支洞上游側(cè)的1號支管。2號引水支管下游部分開挖支護完成后，再順序開挖2號發(fā)電引水岔管和2號旁通引水岔管，最后進行2號引水支管上游部分開挖支護。1號支管上游側(cè)開挖支護完成后，進行下游側(cè)支管、岔管的開挖。鋼襯段開挖采用中導(dǎo)洞領(lǐng)先，兩側(cè)擴挖跟進的方法。

2）地下廠房開挖方法

根據(jù)廠房的開挖高度、結(jié)構(gòu)特點、通道條件、施工機械性能，主副廠房自上而下分5層開挖，各層分區(qū)、分塊進行開挖支護，其開挖分層特性見表1。

表1 主副廠房開挖分層特性表

3）尾水壓力洞段開挖方法

尾水壓力隧洞布置在主廠房和尾水洞之間，共4條，洞室?guī)r性單一，以微風(fēng)化為主，圍巖類別主要為Ⅲ類。4條尾水壓力洞在廠房機組段和錐形閥段為兩種不同的開挖結(jié)構(gòu)形式，圓形洞段開挖直徑為7.20 m。壓力尾水洞開挖支護時采用跳洞進行，即按1→3→2→4順序支護。2號、3號壓力尾水洞采用正反井結(jié)合開挖，1號、4號壓力尾水洞采用正井和平洞結(jié)合開挖。待完成與尾水閘門洞室上游邊墻或地下廠房下游邊墻壓力尾水洞口范圍的鎖口支護后，進行正反井（平洞）開挖。

4）尾水洞開挖方法

尾水洞室?guī)r石主要以Ⅲ類為主，開挖采用半斷面開挖方法，根據(jù)尾水室交通洞底板高程情況及考慮盡快為地下廠房施工提供通道需要，開挖采用先底部后上部的施工方法。尾水洞Ⅰ層在尾水交通隧洞開挖支護完成后進行，Ⅰ層開挖結(jié)束后暫停Ⅱ?qū)邮┕?，先施工場?nèi)交通洞，進而開挖廠房Ⅰ層和電纜廊道。在廠房Ⅲ層開挖時，再進行剩余尾水洞Ⅱ?qū)拥拈_挖。

5）通風(fēng)、電纜廊道開挖

電纜廊道擬從廠房向豎井方向獨頭掘進，在場內(nèi)交通洞開挖結(jié)束后，先沿其軸線方向在副廠房側(cè)施工一條貫通上下游的導(dǎo)洞，然后進行電纜廊道的開挖。開挖前先進行周邊鎖口錨桿的施工。

6）排水廊道開挖

廠房周邊排水廊道環(huán)繞主副廠房一周布置，排水廊道以場內(nèi)交通洞為界，分為兩個工作面進行開挖，排水廊道手風(fēng)鉆造孔，全斷面掘進，周邊光爆，排炮循環(huán)進尺2.0~2.5 m。根據(jù)單個工作面的長度，沿線不需要設(shè)置回車場。

6 結(jié)語

通過對緊湊型地下洞室群施工工序和施工方法的研究，可為工程順利施工提供技術(shù)保障，為以后類似工程的建設(shè)提供了寶貴的實踐經(jīng)驗和理論指導(dǎo)。