東部供水工程Ⅲ標段隧洞的施工技術

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摘   要：深圳市東部供水水源工程Ⅲ標段隧洞工程施工，全長2847m，總體上采用“先開挖后模筑混凝土”的施工程序。在施工中實行全面質量管理，創(chuàng)造了單工作面掘進171m/月和模筑混凝土408m/月的記錄。其質量、安全和進度，均得到了業(yè)主和質量監(jiān)督等有關單位的好評。
    關鍵詞：水源工程 隧洞 施工管理

    一、工程概況
    深圳市東部供水水源工程Ⅲ標段隧洞工程，全長2847m，包括#2隧洞出口1190m和#3隧洞進口1657m。隧洞斷面為圓拱直墻型，圓拱半徑為2.05m，直墻高3.2m，凈高5.25m，寬4.1m，遠期設計流量為18～24m3/s。#3隧洞進口段地質條件惡劣，故在離進口洞口約400m的位置，增設了一條53m長的施工支洞，施工支洞斷面為寬4.5m，高5.25m。進入主洞后，開辟了往上下游掘進的兩個工作面，避免了進口段施工對總進度的嚴重影響。
    Ⅲ標段隧洞段，有5%的隧洞段地質條件較差，運用新奧法技術，采取了分斷面及小范圍開挖、超前錨桿和鋼拱架、及時噴錨支護、模筑混凝土，支護緊跟等施工方案及施工技術。
    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系統(tǒng)和混凝土拌和系統(tǒng)、機電車間等，集中布置在#2隧洞出口工區(qū)，其他設施按施工需要布置。
    1、混凝土生產系統(tǒng)
    碎石生產：首先在洞口右側渣場上建立起2臺20匹的碎石生產系統(tǒng)，利用皮帶機將破碎后的石料，提升輸送到篩分樓進行篩分。生產能力為80～100m3/臺班。
    混凝土拌和站：在碎石生產系統(tǒng)旁約15m布置混凝土拌和站。拌和站配置2臺1.0m3汽腿式拌和機、上料皮帶機、2臺電動壓氣機、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系統(tǒng)，生產能力為150m3/臺班以上。
    2、供電
    在兩洞口附近各布置一臺315KVA變壓器，并各配置了一座配電房，給洞外、洞內提供380V動力電。
    三、開挖方案及方法
    1、方案選擇
    總體上采用了“先開挖后模筑混凝土”的施工程序。這有利于發(fā)揮先進設備的作用，減小開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、汽車運輸的施工方案。#3隧洞進口由于洞口近100m的地質不良，采用了手風鉆鉆孔、小型反鏟裝渣、汽車運輸的施工方案。
隧洞開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)
    ①地質條件
    #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—中性淺成霏細斑巖，主要由石英、云母、角閃石和輝石組成，石質致密堅硬、呈塊狀砌體結構。Ⅱ、Ⅲ類圍巖占總洞長的96.6%，地質條件較好，圍巖自穩(wěn)能力較強，有利于隧洞開挖施工。#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，對施工沒有造成什么影響。
    ②施工方法
    #2隧洞出口采用傳統(tǒng)的鉆爆法施工，除洞口段近40m洞長采用上、下半洞的臺階開挖外，其余全部采用全斷面開挖。工藝流程如下：
    測量放樣→臺車鉆孔→裝藥起爆→通風排煙→安全處理→出渣（→噴錨支護）
    ③工序說明
    鉆孔：采用三臂鉆鉆孔，孔徑46mm，孔深度3.8m，循環(huán)進尺3.0～3.8m，采用單個或兩個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：采用塑料導爆管的非電趕快爆網絡，實施微差爆破。周邊孔采用間隔裝藥結構，不耦合系數1.9左右。通風排煙：采用2×37.5KW鼓風機，吸出單向排煙。噴錨支護：采用手持式噴混凝土機噴混凝土，錨桿施工采用手風鉆鉆孔、注漿機注漿，“先灌后插”，人工插錨桿。
    3、#3隧洞進口
    ①地質條件
    #3隧洞進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，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，根本沒有自穩(wěn)能力，掌子面極易失穩(wěn)，并且無法集中排水。
    ②施工要點
    ａ.超前支護，分斷面開挖，減少圍巖一次性暴露面，必須及時進行噴錨支護。
    ｂ.開挖成洞后，模筑混凝土緊跟。
    ｃ.加強收斂量測，校核一次支護。
    ③施工方法采用長臺階法，分上、下半洞開挖，而且上半洞超前下半洞20～30m。
    ａ.上半洞開挖。工藝流程：測量放樣→超前錨桿施工→上半洞分部位開挖及一次支護→安裝鋼拱架→徑向錨桿施工→噴混凝土→掛鋼筋網、復噴混凝土。上半洞采取鋤頭、鐵鍬進行人工開挖，手推斗車出渣至洞外的方法進行。開挖過程中，將隧洞上半斷面分成幾塊來開挖，每挖一塊至規(guī)格后，就掛網噴混凝土對開挖面進行封閉。對于小孤石，采用風鉆打孔強行尖破，保留規(guī)格外部分。錨桿施工采用手風鉆鉆孔，人工插錨桿，手持式噴混凝土機噴混凝土，人工安裝鋼拱架。
    ｂ.下半洞開挖。工藝流程：測量放樣→下半洞兩側分部位開挖及一次支護→安裝鋼拱架腿→徑向錨桿施工→噴混凝土→掛鋼筋網、復噴混凝土。下半洞開挖的程序是，先人工開挖支護斷面兩側部分，安裝拱架腿，再次噴錨支護后，挖除斷面中間部分。下半部開挖前，先在半拱拱架腳處，焊接安裝4～5英寸鋼管的對撐，下部開挖后，圍巖暴露面加大，側壓力帶來的兩側墻內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小反鏟開挖中間部分土方、代修邊墻規(guī)格的方法，采取分層開挖，分層一次支護的方案。根據圍巖情況，挖一層錨噴支護一層。巖渣用輪式裝載機運至洞外。
    ④一次支護參數鋼拱架采用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)向為15～25cm；鋼筋網采用6鋼筋，環(huán)向布置，間距10cm，綁扎于連接鋼筋的外側。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，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輸入倉的方法。邊頂混凝土的施工，采用長度為12m的螺桿調節(jié)鋼模臺車，60m3混凝土攪拌車運輸混凝土進洞，用混凝土泵將混凝土壓入倉內。其工藝流程如下：基礎面清洗→輔軌道、安裝止水條→臺車就位（模板面處理）→臺車支模就位、固定（測量復核）→安裝封頭模板→澆筑混凝土→養(yǎng)護→脫模、臺車移位。
    五、施工管理措施
    1、堅持以技術管理為龍頭，實現(xiàn)全過程控制。
    2、嚴格執(zhí)行“三檢制”，突出工序轉換權。
    3、加強現(xiàn)場管理，堅持每周的現(xiàn)場生產例會，嚴格墻報施工記錄。
    4、規(guī)范化資料管理，推廣應用計算機技術。