张峰水库输水工程老马岭隧洞施工支洞设计

赵秀改

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

张峰水库位于晋城市沁水县郑庄乡张峰村沁河干流上，距晋城市城区90km，水库总库容3.94亿m3，是沁河干流上一座以城市生活和工业用水、农村人畜饮水为主，兼顾防洪、发电等综合利用的大型水利枢纽工程。

张峰水库工程包括枢纽工程和输水工程两部分。输水工程包括总干、大阳联接段、一干和二、三干，分别向高平、阳城和泽州供水，为城市生活、工业、农村人畜饮水和蔬菜、桑园灌溉输水。老马岭隧洞属于输水工程总干工程，老马岭隧洞以前地段输水线路主要沿胡底河逆流而上，老马岭隧洞出口至张庄村输水线路沿交河顺流而下。

老马岭隧洞为无压洞，全长3.759km，进口桩号T17+754.15，出口桩号 T21+513.22，设计流量 2.44m3/s，设计纵坡1/2000，断面型式为直墙圆拱式，设计断面净宽2m，净高2.435m。隧洞穿过的地层岩性为薄层泥质砂岩，夹紫红色泥岩、钙质砂岩、砾岩等，围岩分类砂岩为Ⅲ类，泥岩、粉砂岩为Ⅳ类，隧洞进、出口段为Ⅴ类。

2 施工支洞布置与设计

2.1 施工支洞布置

老马岭隧洞长3.759km，根据隧洞位置特点及总工期的要求布置一条施工支洞，支洞设在隧洞中部右侧的山沟内，原S331盘山公路从支洞口经过，支洞轴线与主洞轴线垂直，在桩号洞1+854.54m与主洞相接。施工支洞总长375.73m，进口高程1068.60m，支洞与主洞交叉处高程967.85m，纵坡29.58%，为斜井，其中施工支洞与主洞交叉段设置20m水平段。

2.2 施工支洞设计

2.2.1 地质条件

施工支洞穿过的地层岩性为薄层泥质砂岩夹泥岩、钙质砂岩、粉砂岩等，洞顶围岩厚度10～200m。支洞进口82.90m，其围岩岩性为弱风化—微风化的砂质页岩，围岩厚10～48m，围岩岩体破碎，类别为Ⅴ类，不稳定，地下水多位于洞底高程以上。支洞进口82.90m处至与主洞交叉处范围的围岩为微风化—新鲜的砂岩、粉砂岩与砂质页岩、泥岩互层，洞顶围岩厚48～200m，未发现大的断裂，节理裂隙较发育，围岩类别为Ⅲ类，局部不稳定，存在多层地下水位。

2.2.2 断面设计

本工程施工支洞采用城门洞型。施工支洞断面尺首先根据施工期担负的运输任务及高峰期运输强度确定采用“双行”车道或“单行”车道，再根据选用的运输机械尺寸初步选择施工支洞断面尺寸，最后根据通风、供水、排水等所占的空间要求，最终确定施工支洞断面尺寸。本工程的支洞断面尺寸确定为3.65m×3.0m（净宽×净高），直墙高 1.8m，顶拱拱角 133.32°，半径1.99m，拱高1.20m。

2.2.3 支护

施工支洞为临时性建筑物，等级较低，对开挖支护要求不高，保证施工安全即可。

根据《水工隧洞设计规范》，施工支洞的支护根据围岩情况分为2种支护形式：挂网喷锚支护和钢筋混凝衬砌。

Ⅲ类围岩边顶拱挂网喷混凝土支护，挂网钢筋直径为6mm，间距200mm×200mm，喷混凝土厚度100mm。边顶拱系统锚杆支护，锚杆直径25mm，间距1500mm×1500mm，长2.0m。

Ⅳ，Ⅴ类围岩采用边顶拱挂网喷混凝土系统锚杆支护，挂网钢筋直径为6mm，间距200mm×200mm，喷混凝土厚度100mm，锚杆直径为25mm，间距为1500mm×1500mm，长2.0m。C20钢筋混凝土衬砌厚400mm。

洞口边坡：石质边坡以1∶0.5开挖，洞脸外明挖10m范围内，石质边坡挂网喷锚支护，挂网钢筋直径6mm，间距200mm×200mm，喷混凝土厚度100mm，锚杆直径25mm，间距2000mm×2000mm，长2.0m。

2.2.4 施工进度

隧洞施工分4个工作面，分别是隧洞进口、隧洞出口、支洞控制的2个工作面，工作面控制最大洞长为1300m，是该施工段的关键线路。

老马岭隧洞总工期24个月，其中施工准备1个月，施工支洞开挖工期4个月，隧洞进出口开挖及支护1个月，隧洞开挖及支护15个月，隧洞混凝土衬砌施工6个月。

3 结语

施工支洞开挖结束后，开挖出露的围岩总体情况较好，和设计估计的情况基本一致，施工支洞整体布置较合理，能满足交通、通风、排水等要求。但支洞进口段岩石破碎严重，对其进行了钢拱架支护。2010年5月20日—24日，对输水总干全线试通水。2010年7月，输水总干老马岭隧洞段分部工程验收。2011年5月24日，张峰水库输水总干工程正式通水到高平，运行良好。通过以上情况来看，已完工的施工支洞工程满足设计要求，工程安全可靠，经济合理，达到了预期目的。