黔中水利枢纽一期工程大山哨隧洞施工设计

□王 鑫（贵州省水利水电勘测设计研究院）

1.工程概述

黔中水利枢纽一期工程是以灌溉、城市供水为主，兼顾发电等综合利用水利工程。工程区域位于贵州中部黔中地区，地处株六铁复线、贵黄公路经济带核心部位。工程由水源工程（含电站）、输配水一期工程两部分组成，其中输配水一期工程上的大山哨隧洞长8.672km，是本工程中最长的隧洞，是输配水一期工程中控制施工总工期的关键工程项目。

大山哨隧洞处于灰岩山区，穿越的地层岩性主要为三叠系中统关岭组中厚层白云岩、灰质白云岩及白云质灰岩。隧洞IV 类围岩洞段开挖断面为4.4m×5.454m，III 类围岩洞段开挖断面为4.0 m×5.254m 城门洞型。洞身段纵坡为i=1/3000。隧洞为3 级建筑物，施工的主要内容是石方开挖、出渣、衬砌或支护、灌浆工作等。

2.施工方案

2.1 施工支洞的设置

为了加快施工进度，降低出渣及通风排水难度，隧洞施工时需增设施工支洞来增加施工工作面。施工支洞布置时，需要根据地形地质条件及经济性综合比较来确定。大山哨隧洞埋深较深，洞线两侧山体雄厚，地面相对平坦，没有布置施工支洞的理想场地。经综合比较，大山哨隧洞布置3 条施工支洞，1 号施工竖井布置在桩号k1+153.3 处，该支洞为竖井，竖井中心线与主洞中心线垂直相交，断面为3.4m×3.4m 的方型断面，竖井顶部高程1290.0m，竖井底部高程1258.6m，竖井深31.4m。2 号施工支洞布置在桩号k3+311.78 处，该支洞为斜洞，支洞长159m，由斜洞段和下平段组成，其中斜洞段长149m，斜洞段倾角14.3°，下平段长10m。3 号施工支洞布置在桩号k5+683.82 处，该支洞为斜洞，支洞长439.09m，由斜洞段和下平段组成，其中斜洞段长429.09m，倾角8.7°，下平洞段长10m。

2.2 施工方法

2.2.1 隧洞出口明挖

在洞口开挖之前，于开挖线以外开挖排水沟，拦截山坡流水进入洞口开挖区。洞口明挖土方采用人工清挖，石方明挖采用YT28 型风钻钻孔，人工装药爆破开挖，WLY100（1m3）型反铲挖掘机装8t 自卸汽车运输出渣，在洞口边坡开挖过程中，及时进行喷锚支护。洞口明挖完成后，即可开始进行洞身开挖。

2.2.2 洞身钻孔爆破

洞身开挖采用全断面光面爆破，开挖时，先进行掌子面清理，在开挖掌子面上画出钻孔孔位，利用气腿风钻在自制钻空排架上钻孔，钻孔完成后，进行装药连线。由于大山哨隧洞处于地下水位以下，炸药采用乳胶防水炸药。装药时将炸药制成药卷，连同起爆材料电雷管一起用细线捆在竹片上，送入钻孔中，然后将孔口进行封堵。装药连线完毕后，移动钻孔排架，其余人员撤出洞外，由爆破人员起爆。

2.2.3 施工出渣

隧洞洞身段开挖时，分别从1 号施工支洞、2 号施工支洞、3号施工支洞、隧洞出口等几个工作面同时进行。桩号0+050～2+000 洞段开挖时，利用1 号施工竖井作为开挖出渣通道，该部分施工出渣采用斗车运输到竖井底后，卸入井底的罐笼，利用井口的龙门式井架配10t 卷扬机将洞渣提升到地面，卸入8t 自卸汽车内，由汽车转运到堆渣场堆放。桩号2+000～4+500 洞段开挖时，利用2 号施工支洞作为开挖出渣通道，该段隧洞开挖出渣采用斗车运到支洞底部下平段时，利用设在支洞口的10t 卷扬机提升到洞顶，卸入8t 自卸汽车内转运到堆渣场堆放。桩号4+500～7+178 洞段开挖时，利用3 号施工支洞作为开挖出渣通道，该段隧洞开挖出渣采用斗车运到支洞底部下平段时，利用设在支洞口的10t 卷扬机提升到洞顶，卸入8t 自卸汽车内转运到堆渣场堆放。桩号7+178～8+672 洞段开挖时，利用隧洞出口作为开挖出渣通道，该段隧洞开挖出渣采用斗车运到隧洞出口，8t 自卸汽车转运到堆渣场堆放。

2.2.4 通风散烟

为了满足洞内施工人员呼吸需要及冲淡并排除炸药爆破的有害气体和烟尘，分别在取水口、1 号支洞口、2 号支洞口、3 号支洞口、隧洞出口各设1 台KJ66-11 型轴流通风机（通风量6167m3/h），用φ=600mm 的通风管接到施工工作面，采用压入式通风，进行通风散烟。

2.2.5 施工排水

大山哨隧洞全洞段位于地下水位以下，隧洞施工时需做好施工废水和地下渗水的排水工作，根据地质勘探所揭露的情况显示，涌水量较大的洞段主要集中在桩号1+520～1+980 洞段和桩号2+880～3+160 洞段。桩号1+520～1+980 洞段每米估算最大涌水量为360m3/d；桩号2+880～3+160 洞段每米估算最大涌水量为54m3/d。对涌水量较大，影响施工的洞段，采用超前灌注水泥浆或超前化学灌浆，减小涌水量，并对开挖完毕的洞段，采用紧跟衬砌，减小施工排水难度。另外需要采取有效的排水措施，进行排水。隧洞出口工作面基本可以实现自流排水，根据工程的实际情况，在隧洞底部靠近边墙的部位清挖1 条40cm×40cm 的排水沟，使施工废水和地下水自流排出洞外。在1 号施工竖井底部上游侧开挖1 个集水井，桩号0+050～1+153.3 洞段的地下渗水及施工废水自流到该集水井，集水井下游工作面的积水需要用2 台IS200-150-250 型水泵（流量460m3/h，扬程15m，功率37kW）抽到集水井内，然后利用1 台500S59A 型水泵（流量1872m3/h，扬程49m，功率400kW）将集水井内的水抽排到竖井口外。

在2 号施工支洞的下平段开挖集水井，下游工作面的积水需要用1 台IS125-100-200 型水泵（流量120m3/h，扬程11m，功率7.5kW）抽到集水井内，然后利用设在下平洞段的350S75B型水泵（流量1080m3/h，扬程55m，功率220kW）将集水井内的施工废水及地下渗水经施工支洞抽排到支洞口外。在3 号施工支洞在下平洞段的IS125-100-200A 型水泵（流量224m3/h，扬程39m，功率37kW）将上游工作面自流到集水井内的施工废水及地下渗水经施3 号施工支洞抽排到支洞口外。

2.2.6 隧洞混凝土衬砌

主洞桩号0+050～2+000 洞段隧洞衬砌混凝土施工时，利用1 号施工支洞作为材料运输通道。钢筋在1 号施工支洞口下游侧的钢筋加工厂制作，利用龙门井架配卷扬机吊运到竖井底部，然后采用矿车运输到施工工作面，人工就位焊接。混凝土利用设在1 号施工竖井口的混凝土拌和机拌和，利用龙门式井架配卷扬机吊运混凝土吊罐到竖井底部，卸入矿车内，由矿车运输到施工工作面。混凝土采用泵送入仓，振捣棒振捣密实。桩号2+000～4+500 洞段隧洞衬砌施工时，利用2 号施工支洞作为材料运输通道。钢筋在2 号施工支洞口外的钢筋加工厂制作，矿车运输进洞，人工就位焊接。混凝土利用设在2 号支洞外拌和机拌和，矿车运输进洞，混凝土泵输送入仓，振捣棒振捣密实。桩号4+500～7+178 洞段隧洞衬砌施工时，利用3 号施工支洞作为材料运输通道。钢筋在3 号施工支洞口外的钢筋加工厂制作，矿车运输进洞，人工就位焊接；混凝土利用设在3 号支洞外拌和机拌和，矿车运输进洞，混凝土泵输送入仓，振捣棒振捣密实。桩号7+178～8+672 洞段隧洞衬砌施工时，利用大山哨隧洞出口工作为材料运输通道。混凝土利用设在隧洞出口拌和机拌和，矿车运输进洞，HB60 型混凝土泵送入仓，振捣棒振捣密实。钢筋在隧洞出口外的钢筋加工厂制作，矿车运输运进洞，人工就位焊接。

隧洞衬砌循环作业方式为：混凝土浇筑段准备→架立钢筋→运输安装模板→混凝土制备及运输→混凝土入仓浇筑→混凝土养护→拆模→进入下一循环。

3.结语

中小断面、长线路的隧洞施工是一种常见的施工，但如何在有限的施工条件下快速的完成施工项目，就非常值得讨论和研究。通过大山哨隧洞的施工，归纳出几点认识：施工前期准备要充分，合理布置施工支洞，尽可能的长洞短打。选择合理的施工机械，选择最佳的施工进尺，取得最佳的掘进效率。重视施工中的通风，排水，以及特殊洞段的施工处理。在现场施工中充分观察和分析施工中存在的问题，寻求问题的最佳处理方法，争取更快的施工进度和更好的效益。