浅谈引水隧洞洞口段施工技术

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摘 要：结合工程实际论述了小浪底北岸（济源）灌区工程隧洞洞口段施工技术，并分析了隧洞口边仰坡裂缝出现的原因及施工过程中的解决措施。

关键词： 隧洞施工方案 施工工艺措施

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1.工程概况

小浪底北岸（济源）灌区工程7#隧洞全长1011m，隧洞出口端连接长28米的箱式暗渠。洞室开挖断面尺寸分别为Ⅲ类围岩4.1m×5.1m；Ⅳ类、Ⅴ类围岩4.3m×5.3m。隧洞出口端位于山凹斜坡半坡处，局部存在基岩出露，山凹中堆积物以崩塌体为主，偶见块石。岩体为二马岩组下青灰色砂岩夹薄层紫红泥岩和泥岩透明体、砂质泥岩，夹有薄层状砂岩，呈强风化状，岩层产状200∠220，围岩破碎，节理发育，且岩体倾向与坡向一致，结构性差，洞室围岩主要为Ⅳ类。一般具有弱～中等透水性，隧洞出口端附近因荷载作用岩体破碎，稳定性极差，施工中极易向下发生逐级滑动。雨季降水使松散堆积体失去稳定性，易产生较大的滑塌。存在洞室围岩及洞脸稳定问题。

2.施工方案

2.1边仰坡开挖

在洞口刷坡之前，先行做临时截排水沟，并确保排水畅通，以减少积水对洞口的冲蚀，保证洞口安全；将洞口开挖范围内的下滑崩塌堆积体、洞口危石清除；由测量人员放出隧洞中线和边仰坡开挖边线。采用挖掘机配合人工风镐至上而下开挖，自卸汽车运输。2.2边仰坡防护 锚、网、喷支护，为确保边、仰坡的稳定，洞口和暗渠开挖后及时做临时边、仰坡防护，施工顺序自上而下，逐级刷坡(刷坡过程中存在的危石及时清理)，逐级防护；边坡采用锚、网、喷支护方式，具体支护参数为每根长5m的Φ22砂浆锚杆，间排距1.5m；挂Φ6.5 @30cm钢筋网；喷射C20混凝土，厚度为10cm；仰坡采用注浆小导管、钢筋挂网、喷射砼等联合支护方式，具体支护参数为每根长5m的Φ42注浆小导管，间排距1.5m；挂Φ6.5@30cm钢筋网；喷射C20混凝土厚10cm。 2.3边仰坡刷坡

施工中洞口边仰坡采用明挖法施工，自上而下分阶段、分层进行开挖。第一阶段：开挖至设计高程平台后，施作1.5m×1.5m的浆砌石截水沟。洞口的土方采用人工配合挖掘机进行开挖，石方则采用人工手持式风枪浅孔分层进行施工，近边仰坡处预留光爆层，松动控制爆破，然后再二次光面爆破成型以减轻对洞口围岩的扰动，保证边坡平顺度。并根据围岩情况，结合洞室开挖方法，预留进洞台阶；第二阶段：开挖其余部分，形成永久边仰坡。刷坡成功的保证是需有准确的地质资料，刷坡前应有条件的从仰坡顶部位打一钻孔以确认各岩层分界线，确保坡率到位及开挖后坡顶不发生移动，同时按照程序施工也是刷坡成功的关键，仰坡开挖顺序应自上而下分台阶开挖，每阶不应超过2.5m，若存在地质不符的现象则应及时调整坡率以免大挖大刷；并应在仰坡周围设置排水沟和截水沟，且应在仰坡开挖前完成；对洞口上方可能发生坍塌的表土及危石应彻底清除，避免在不稳定悬岩陡壁下进洞。

3.洞顶、边仰坡裂缝处理措施

在施工开挖至洞口拱顶高程处，隧洞出口暗渠右岸（沿渠线方向）边坡土质松软，并有废弃窑洞。同时黄土下方的碎石土结构不均匀，造成右岸边坡塌滑。受牵引作用。洞顶边、仰坡处出现2条斜下方裂缝，长达10 m、宽度达4cm且不断发展。在进行边坡减载施工中，隧洞洞顶边坡与仰坡交界处第一级平台又出现裂缝。结合裂缝情况和洞口段实际地质情况，判断洞顶边仰坡出现裂缝滑坡体的原因是：在人为的扰动下，边仰坡向下发生逐级轻微错动。 加强对洞顶边、仰坡地表裂缝的观测并及时进行数据分析，绘制时间位移曲线图。对于洞口横向偏中线左右各10m范围内的滑坡松散体先进行削坡减载以减少裂缝的产生。

为保证施工安全，将隧洞出口处的20m暗渠改为隧洞施工。在隧洞顶部长度20m的范围内，采用人工风镐开挖，以1：1的坡比开挖至拱脚两侧深1m处，在拱顶上15cm处浇筑40cm厚的C25钢筋混凝土，钢筋纵向为Φ16@250、横向为Φ20@250的双排双向筋，拱脚两侧埋设预埋件。在拱顶上方0.4m处浇筑厚60cm、长20m、顶宽12.7m、底宽11.5m的C25钢筋混凝土盖板，盖板为纵向Φ14@250、横向Φ16@250的单排双向筋。横向10m设置一条沉降缝，填充料采用油毛毡，沥青灌缝。隧洞顶盖板上方设置一条高1.0m、顶宽0.5m、底宽1m的M10浆砌石挡土墙。盖板以上采用土方回填土每30cm一层，将坍塌的土方减载修坡后，回填洞顶上方，厚度最高处为2m左右。待洞顶盖板混凝土强度达到龄期后进行洞内施工。

4.正洞口开挖及初期支护

洞内掘进，开挖进尺每循环控制在0.8m以内，先用人工风镐配合挖掘机机开挖，对于挖机不易开挖的部位，采用浅孔松动爆破，多打眼，少装药，弱爆破，减少扰动，对掌子面岩体进行松动即可，开挖后立即施做初期支护，洞壁两侧采用I18工字钢间距30cm，用四根Φ20锁角锚杆，锚杆长度为2m，每榀8根。预留10cm的宽度，喷射20 cm厚的C20混凝土支护。

4.1管棚施工

管棚长20m，由长为9m并留有Φ12注浆孔的Φ108热轧无缝钢管连接而成，施工时先在隧洞中心敷设一根，之后按40cm的环向间距向两侧对称布置，外插角为3°，每侧各16根，共计33根。 导向墙制作。施工时先施作砼导向墙(内模采用土模，便于施工)，墙厚0.6m，长1m，导向墙内设置两榀I18工字钢拱架，采用Φ22钢筋纵向连接，环向间距1m；同时导向墙内要预埋导向管，导向管采用Φ130mm钢管，沿拱部120°范围布置，环向间距40cm，外倾角3°。

顶管。钻孔检测合格后，将钢管连续接长，用钻机旋转顶进将其装入孔内，钢管采用Φ114mm丝扣连接。为使钢管接头错开，第一节管采用4.5m和9m交替布置，以后奇数管的第一节采用4.5m长钢管，偶数管的第一节采用9m长钢管，以后每节均采用9m长钢管以错开钢管接头，钢管用钻机顶进。

4.2 导管注浆

施工中采用全孔压入式向大管棚内压注水泥浆，采用注浆泵按照先下后上的原则施工，注浆压力控制在0.5MPa～1.0MPa，终压为2.0MPa；注浆前先将开挖面喷射5cm～10cm厚混凝土以形成止浆墙，为防止注浆管口螺纹刮伤而采用套管直接连接于凿岩机上来撞顶注浆管环，孔口用锚固剂或砂胶塞实；注浆过程中若个别浆孔不顺畅而被迫提前终止则可在临孔适当加压补浆；注浆完成后应及时清除管内浆液，之后用M20水泥沙浆或C20砼紧密充填，以增强管棚的刚度和强度。

5.结语

引水隧洞洞径小，施工工艺较为繁锁，施工工序应周密安排，各工种合理搭配循环作业；在隧洞洞口开挖之前，详细调查隧址区地形、地貌及地质特征，切忌盲目进行洞口开挖、进洞，在确定进洞方式后应在过程中进行动态调整；对于洞口段隧洞顶部滑坡松散堆积体可采用减方卸载及注浆固结的方式进行处理，以确保隧道进洞安全，确保万无一失。

参考：

[1]张洪生.黄土质软弱围岩隧道施工技术[J].山西建筑，2007，33.

[2]白耀平.浅谈隧道洞口段施工技术.《科技资讯》 2012年05期