深圳東部供水工程Ⅲ標(biāo)段隧洞的施工技術(shù)

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一、工程概況

　　深圳市東部供水水源工程ⅲ標(biāo)段隧洞工程，全長(zhǎng)2847m，包括＃2隧洞出口1190m和＃3隧洞進(jìn)口1657m。隧洞斷面為圓拱直墻型，圓拱半徑為205m，直墻高32m，凈高525m，寬41m，遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)流量為18～24m³／s。＃3隧洞進(jìn)口段地質(zhì)條件惡劣，故在離進(jìn)口洞口約400m的位置，增設(shè)了一條53m長(zhǎng)的施工支洞，施工支洞斷面為寬45m，高525m。進(jìn)入主洞后，開(kāi)辟了往上下游掘進(jìn)的兩個(gè)工作面，避免了進(jìn)口段施工對(duì)總進(jìn)度的嚴(yán)重影響。

　?、?biāo)段隧洞段，有5％的隧洞段地質(zhì)條件較差，運(yùn)用新奧法技術(shù)，采取了分?jǐn)嗝婕靶》秶_(kāi)挖、超前錨桿和鋼拱架、及時(shí)噴錨支護(hù)、模筑混凝土，支護(hù)緊跟等施工方案及施工技術(shù)。

　　二、施工布置

　　采取“大型集中、小型分散”的布置原則，將兩洞口工作面共用的碎石生產(chǎn)系統(tǒng)和混凝土拌和系統(tǒng)、機(jī)電車間等，集中布置在＃2隧洞出口工區(qū)，其他設(shè)施按施工需要布置。

　　1?混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)碎石生產(chǎn)：首先在洞口右側(cè)渣場(chǎng)上建立起2臺(tái)20匹的碎石生產(chǎn)系統(tǒng)，利用皮帶機(jī)將破碎后的石料，提升輸送到篩分樓進(jìn)行篩分。生產(chǎn)能力為80～100m³／臺(tái)班。

　　混凝土拌和站：在碎石生產(chǎn)系統(tǒng)旁約15m布置混凝土拌和站。拌和站配置2臺(tái)10m³汽腿式拌和機(jī)、上料皮帶機(jī)、2臺(tái)電動(dòng)壓氣機(jī)、50m³散裝水泥罐，以及電子稱配料系統(tǒng)。采用散裝水泥拌和的生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)能力為150m³／臺(tái)班以上。

　　2?供電在兩洞口附近各布置一臺(tái)315kva變壓器，并各配置了一座配電房，給洞外、洞內(nèi)提供380v動(dòng)力電。

　　三、開(kāi)挖方案及方法

　　1?方案選擇總體上采用了“先開(kāi)挖后模筑混凝土”的施工程序。這有利于發(fā)揮先進(jìn)設(shè)備的作用，減小開(kāi)挖與模筑在小斷面隧洞施工中的相互干擾。在＃2隧洞出口工作面，采用了多臂鉆鉆孔、小型反鏟裝渣、汽車運(yùn)輸?shù)氖┕し桨?。?隧洞進(jìn)口由于洞口近100m的地質(zhì)不良，采用了手風(fēng)鉆鉆孔、小型反鏟裝渣、汽車運(yùn)輸?shù)氖┕し桨浮?/p>

　　隧洞開(kāi)挖均采用全斷面鉆爆法施工，周邊采用光面爆破。

　　2?＃2隧洞口工區(qū)

　?、俚刭|(zhì)條件＃2隧洞穿越中上侏羅統(tǒng)高基坪第二亞群火山巖，巖性為酸—中性淺成霏細(xì)斑巖，主要由石英、云母、角閃石和輝石組成，石質(zhì)致密堅(jiān)硬、呈塊狀砌體結(jié)構(gòu)。ⅱ、ⅲ類圍巖占總洞長(zhǎng)的96.6％，地質(zhì)條件較好，圍巖自穩(wěn)能力較強(qiáng)，有利于隧洞開(kāi)挖施工。＃2隧洞出口段，主要節(jié)理和裂隙的走向在80°～150°之間，隧洞軸線方位角215°，即大部分節(jié)理和裂隙的走向與洞軸垂直或大角度相交。主要節(jié)理的傾角在80°～90°之間，地下水情況良好，僅部分洞段有少量涌水、滴水，對(duì)施工沒(méi)有造成什么影響。

　?、谑┕し椒ǎ?隧洞出口采用傳統(tǒng)的鉆爆法施工，除洞口段近40m洞長(zhǎng)采用上、下半洞的臺(tái)階開(kāi)挖外，其余全部采用全斷面開(kāi)挖。工藝流程如下：測(cè)量放樣→臺(tái)車鉆孔→裝藥起爆→通風(fēng)排煙→安全處理→出渣（→噴錨支護(hù)）

　?、酃ば蛘f(shuō)明鉆孔：采用三臂鉆鉆孔，孔徑46mm，孔深度38m，循環(huán)進(jìn)尺3.0～38m，采用單個(gè)或兩個(gè)75mm大空孔的直眼掏槽方式；周邊孔孔距40～50cm，光爆孔密集系數(shù)k（k＝e／w，e—光爆孔孔距w—光爆層厚）0.6～0.8。爆破：采用塑料導(dǎo)爆管的非電趕快爆網(wǎng)絡(luò)，實(shí)施微差爆破。周邊孔采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)，不耦合系數(shù)1?9左右。通風(fēng)排煙：采用2×37?5kw鼓風(fēng)機(jī)，吸出單向排煙。噴錨支護(hù)：采用手持式噴混凝土機(jī)噴混凝土，錨桿施工采用手風(fēng)鉆鉆孔、注漿機(jī)注漿，“先灌后插”，人工插錨桿。3?＃3隧洞進(jìn)口

　　①地質(zhì)條件＃3隧洞進(jìn)口洞位于一山坡坡腳的小沖溝中，植被茂盛，地下水出露，且終年不斷水。明挖時(shí)，土呈泥漿狀，邊坡難以形成。其余隧洞段圍巖土體松散，且有孤石，根本沒(méi)有自穩(wěn)能力，掌子面極易失穩(wěn)，并且無(wú)法集中排水。②施工要點(diǎn)a?超前支護(hù)，分?jǐn)嗝骈_(kāi)挖，減少圍巖一次性暴露面，必須及時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù)。b?開(kāi)挖成洞后，模筑混凝土緊跟。c?加強(qiáng)收斂量測(cè)，校核一次支護(hù)。

　?、凼┕し椒ú捎瞄L(zhǎng)臺(tái)階法，分上、下半洞開(kāi)挖，而且上半洞超前下半洞20～30m。

　　a?上半洞開(kāi)挖。工藝流程：測(cè)量放樣→超前錨桿施工→上半洞分部位開(kāi)挖及一次支護(hù)→安裝鋼拱架→徑向錨桿施工→噴混凝土→掛鋼筋網(wǎng)、復(fù)噴混凝土。上半洞采取鋤頭、鐵鍬進(jìn)行人工開(kāi)挖，手推斗車出渣至洞外的方法進(jìn)行。開(kāi)挖過(guò)程中，將隧洞上半斷面分成幾塊來(lái)開(kāi)挖，每挖一塊至規(guī)格后，就掛網(wǎng)噴混凝土對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行封閉。對(duì)于小孤石，采用風(fēng)鉆打孔強(qiáng)行尖破，保留規(guī)格外部分。錨桿施工采用手風(fēng)鉆鉆孔，人工插錨桿，手持式噴混凝土機(jī)噴混凝土，人工安裝鋼拱架。

　　b?下半洞開(kāi)挖。工藝流程：測(cè)量放樣→下半洞兩側(cè)分部位開(kāi)挖及一次支護(hù)→安裝鋼拱架腿→徑向錨桿施工→噴混凝土→掛鋼筋網(wǎng)、復(fù)噴混凝土。下半洞開(kāi)挖的程序是，先人工開(kāi)挖支護(hù)斷面兩側(cè)部分，安裝拱架腿，再次噴錨支護(hù)后，挖除斷面中間部分。下半部開(kāi)挖前，先在半拱拱架腳處，焊接安裝4～5英寸鋼管的對(duì)撐，下部開(kāi)挖后，圍巖暴露面加大，側(cè)壓力帶來(lái)的兩側(cè)墻內(nèi)收斂變形量得到了有效的控制，確保了隧洞的安全。下半洞采用0.3m³小反鏟開(kāi)挖中間部分土方、代修邊墻規(guī)格的方法，采取分層開(kāi)挖，分層一次支護(hù)的方案。根據(jù)圍巖情況，挖一層錨噴支護(hù)一層。巖渣用輪式裝載機(jī)運(yùn)至洞外。

　　④一次支護(hù)參數(shù)鋼拱架采用16cm工字鋼彎制，排距0.8～1.0m；超前錨桿采用?32鋼筋，l＝4～6m，環(huán)向間跨為＠10～15cm；夾拱架徑向錨桿采用了20、25和?32的鋼筋，l＝3～4m；拱架間亦用相同錨桿連接；鋼筋拱架與拱架之間用?25或?18鋼筋焊接連接，環(huán)向?yàn)椋?5～25cm；鋼筋網(wǎng)采用?6鋼筋，環(huán)向布置，間距10cm，綁扎于連接鋼筋的外側(cè)。噴混凝土厚度15～30cm.上半拱拱架腳用工字鋼（16～20cm）平放作拱架底梁（每榀拱架的底梁均前后相互焊接連接起來(lái)，使其聯(lián)合受力），底梁下面加打?32鋼筋，l＝3～4m的水平向和豎向錨桿，焊成底梁承架，防止拱腳下沉，加大拱架的承載力。

　　四、模筑混凝土施工隧洞

　　襯砌絕大部分為素混凝土，澆筑完底板混凝土后，再進(jìn)行邊頂混凝土的澆筑。底板混凝土采用60m³混凝土拌和車直接將混凝土運(yùn)輸入倉(cāng)的方法。邊頂混凝土的施工，采用長(zhǎng)度為12m的螺桿調(diào)節(jié)鋼模臺(tái)車，60m³混凝土攪拌車運(yùn)輸混凝土進(jìn)洞，用混凝土泵將混凝土壓入倉(cāng)內(nèi)。其工藝流程如下：基礎(chǔ)面清洗→輔軌道、安裝止水條→臺(tái)車就位（模板面處理）→臺(tái)車支模就位、固定（測(cè)量復(fù)核）→安裝封頭模板→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)→脫模、臺(tái)車移位

　　五、施工管理措施

　　1.堅(jiān)持以技術(shù)管理為龍頭，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程控制。

　　2.嚴(yán)格執(zhí)行“三檢制”，突出工序轉(zhuǎn)換權(quán)。

　　3.加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，堅(jiān)持每周的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)例會(huì)，嚴(yán)格墻報(bào)施工記錄。

　　4.規(guī)范化資料管理，推廣應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)。鐵鍬進(jìn)行人工開(kāi)挖，手推斗車出渣至洞外的方法進(jìn)行。開(kāi)挖過(guò)程中，將隧洞上半斷面分成幾塊來(lái)開(kāi)挖，每挖一塊至規(guī)格后，就掛網(wǎng)噴混凝土對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行封閉。對(duì)于小孤石，采用風(fēng)鉆打孔強(qiáng)行尖破，保留規(guī)格外部分。錨桿施工采用手風(fēng)鉆鉆孔，人工插錨桿，手持式噴混凝土機(jī)噴混凝土，人工安裝鋼拱架。

　　下半洞開(kāi)挖。工藝流程：測(cè)量放樣→下半洞兩側(cè)分部位開(kāi)挖及一次支護(hù)→安裝鋼拱架腿→徑向錨桿施工→噴混凝土→掛鋼筋網(wǎng)、復(fù)噴混凝土。下半洞開(kāi)挖的程序是，先人工開(kāi)挖支護(hù)斷面兩側(cè)部分，安裝拱架腿，再次噴錨支護(hù)后，挖除斷面中間部分。下半部開(kāi)挖前，先在半拱拱架腳處，焊接安裝4～5英寸鋼管的對(duì)撐，下部開(kāi)挖后，圍巖暴露面加大，側(cè)壓力帶來(lái)的兩側(cè)墻內(nèi)收斂變形量得到了有效的控制，確保了隧洞的安全。下半洞采用0.3m³小反鏟開(kāi)挖中間部分土方、代修邊墻規(guī)格的方法，采取分層開(kāi)挖，分層一次支護(hù)的方案。根據(jù)圍巖情況，挖一層錨噴支護(hù)一層。巖渣用輪式裝載機(jī)運(yùn)至洞外。