洛惠渠五号隧洞2#岔洞施工技术

刘 超 付大鹏 张社红

（渭南市洛惠渠管理局 陕西 大荔 715100）

1 工程概况

洛惠渠五号隧洞（以下简称五洞）全长3467m，建成于1947年，1950年正式通水。该洞由于所处地质条件恶劣，在运行过程中多次发生坍陷堵塞、洞身变形等重大事故，因而1982年被迫对其尾段1400m洞身进行了内衬钢筋砼加固，致使其洞身过水断面由2.7m×2.7m减小为2.2m×2.2m，过水能力由设计15m3/s减小为9.8m3/s，严重影响了五洞下游大荔灌区48万亩农田的灌溉。为解决这一问题，洛惠渠灌区实施了五洞扩大工程，从加固缩小段处另辟新洞，断面设计为2.7m×2.7m马蹄形，衬砌厚度为30cm素砼，洞线长度1000m，以恢复全洞过水能力。

由于五洞下游加固缩小段平面为反S形，而新开隧洞平面为直线，两洞出口相距约80m（新洞口在左侧），因而两洞身有两次交叉。第一次交叉位于五洞桩号1+997.798处与老洞衔接，为新洞起点，平面为人字形称为1#岔洞；第二次交叉位于五洞桩号2+151.298处，与老洞斜向交叉，两洞夹角45°，称为2#岔洞。五洞2#岔洞就是新开隧洞（新洞）与原洞身（老洞）的交叉，距离上游的新洞1#坚井75.5m。

2#岔洞上游新洞为人工开挖现浇砼施工，下游新洞为盾构机械开挖预制管片安装施工。岔洞处老洞为两层衬砌，外层为浆砌料石，洞内径为3.0m×3.0m；内层为加固的钢筋砼，洞内径2.2m×2.2m，平均加固厚度40cm。

2 施工方案分析

根据五洞扩大工程施工工期安排，2#岔洞上游的人工开挖施工和下游的盾构施工同时到达岔洞位置，时处灌溉高峰，五洞满负荷通水。根据建设单位意见，2#岔洞施工不能影响灌溉，五洞暂时不能停水，两洞交叉施工只能在五洞停水后进行，并要求在来年冬灌开始前完成施工。但是五洞停水期只有两个月时间，而五洞仅拆除钢筋混凝土及浆砌石方量估计在100m3以上，并且岔洞施工作业在地下进行，工作面狭小，施工条件差，并受地下水干扰，因此按期完工难度较大，势必影响冬灌。

综合考虑上述因素，对2#岔洞的施工提出了两种设想：

设想一：不拆除老洞，保证洞内继续通水，从老洞洞身下部在停水前先行贯通岔洞，呈地下倒虹形式。停水后完成拆除施工及上部结构施工。

设想二：不拆除老洞，保证洞内继续通水，从老洞洞身顶部跨越老洞在停水前先行贯通岔洞，施工好岔洞上部结构。停水后完成拆除施工及底板施工。

经过对比分析，第一方案施工开挖量小，但五洞地下水丰富，施工期间排水困难，施工完全在水下，且在老洞下部挖通后，洞身悬空很不安全，并且后期岔洞上部结构施工不便，更不安全，运行后岔洞处水流不畅；第二方案在老洞上部包围老洞进行施工，排水方便，并可利用老洞作为支护，围岩暴露面积较小，施工完成早的情况下可以利用行水期进行老洞外层砌体拆除，停水后仅完成洞底施工即可，工期可大大提前。并且此法先完成岔洞拱部结构施工，后期施工安全性较大。因此，岔洞施工采用第二方案。

3 方案设计

对由老洞顶跨越贯通新洞的方案设计如下：

岔洞长度设计为8.0m，断面净跨为6.0m，净高为6.0m，高于老洞顶3m，以便进行顶部穿越。岔洞断面为城门洞形，钢筋砼结构，衬砌厚度40cm。为保证岔洞和新老洞高度方向衔接，设计岔洞与新老洞在距岔洞前7m处开始抬高洞顶，洞身高度由3.0m抬高至6.0m，岔洞上游新洞升高段利用1#坚井作为施工通道；岔洞下游新洞降低段利用2#竖井作为施工通道，在完成新洞与岔洞上下游贯通后，再在岔洞内施工老洞方向的升高段和降低段，最后在岔洞的保护下拆除老洞，完成底板砼浇筑。

4 岔洞施工

4.1 新洞升高段和降低段施工

根据设计在地面制作木拱架、木模板，共计7模，每模进尺1.0m，高度由3.0m至6.0m，宽度不变，木模制作完成后在地面形成升高段模型。随后人工进行洞身开挖，每次开挖进尺1.0m后进行围岩支护，绑扎钢筋，安装模板后浇筑砼，连续施工完成整个升高段拱墙施工，随后封堵掌子面，进行底拱浇筑。

新洞降低段的施工由盾构侧施工完成，施工方法同升高段，同时进行。

4.2 岔洞段施工

新洞两侧的升高段施工完成后，正式进行岔洞施工，岔洞拱架因跨度较大而采用重轨制作。拱部半径为3.0m半圆，分五段组成，螺栓连接；侧墙高度3.0m，由两段组成，螺栓连接。整个拱架共分七段组成，根据岔洞长度共计制作9榀。

岔洞施工考虑施工组织和安全，单独由1#竖井侧施工，每次开挖浇筑长度定为1.0m。由于岔洞高度大，跨度大，如采用全断面开挖，则围岩支护困难，且开挖和砼施工历时长，因而围岩暴露时间太长，对五洞所处地质条件危险性较大，因而岔洞施工采用分部施工：即先完成拱部施工，再完成侧墙施工。拱部施工根据老洞在岔洞内的左右位置变化情况采用左右侧分部施工，这样不仅大大缩短开挖浇筑历时，增加施工安全性，也可在进行岔洞拱部施工时，利用老洞顶部作为支撑和施工平台，极大地方便施工，对在岔洞拱部施工中因岔洞跨度形成出露的老洞升高段和降低段掌子面临时进行封堵。

实际施工证明，这一方案非常合理，岔洞顶拱施工难度大大降低，并且加快了施工速度和保证了施工安全。

在岔洞拱部施工中，由于新洞底和老洞顶高度达3.0m～4.0m，加之空间狭小，上料出土水平和垂直运输都较困难。因此，在进行土体开挖和砼施工时，在升高段内设置了一台7.0m长的皮带运输机，进行物料运输，极大地方便了施工，使得整个岔洞施工用于上料运输的时间大大缩短。

4.3 岔洞侧墙施工

由于岔洞包围老洞施工，两者相交，老洞将岔洞侧墙两侧分开，故侧墙施工可分两侧单独进行，这样减小了土体开挖量和围岩暴露面积，增加了施工速度和安全性。

施工时为保证拱部拱架的稳定，先开槽将侧墙拱架进行连接支撑，然后再进行开挖土体、支护、模板安装和浇筑砼。

4.4 老洞升高段和降低段施工

岔洞施工过程中，对于岔洞和老洞衔接的升高降低段出露的掌子面，在岔洞拱部施工时进行了临时封堵。在岔洞拱部完成施工后，开始拆除封堵进行衔接施工，高度由岔洞顶至老洞顶。在与老洞顶衔接时，先拆除老洞外层砌体，露出内层砼后钻孔预埋钢筋和岔洞钢筋相连，安装模板和浇筑砼。

该部分施工由于开挖断面逐渐减小且长度较小，故升高段和降低段均采用全断面开挖和浇筑，其浇筑进尺为2.0m。

4.5 通风

在岔洞施工过程中，由于岔洞距离1#竖井75m，空气无法形成对流，因而岔洞处空气沉闷，气味难闻。为了保证岔洞施工通风，施工中根据五洞为无压洞的特点，利用老洞停水间歇时间在老洞顶部凿孔预埋了Φ300钢管作为岔洞施工过程中的通风通道，效果较好。

4.6 拆除

岔洞侧墙施工完成时，洞内行水已经停止，老洞拆除工作开始进行。拆除采用风镐施工，空压机（8m3）置于1#竖井上地面，Φ50管道送风，距离175m，由于老洞在已成岔洞内拆除，空间大，有岔洞拱部保护，拆除工作进展十分顺利。

4.7 底板浇筑及修补

老洞拆除完成后，进行废渣清理，逐模开挖底板进行砼浇筑。浇筑完成后对上下游新老两洞衔接部位进行修补处理，清理洞内物料，岔洞施工彻底完成，达到了预定目标和工期要求。

5 结语

2#岔洞自开始施工到最后完成，历时126天，共消耗材料砼180m3、钢材8.0T，用工近6000工日，开挖土方800m3，拆除钢筋砼35m3，拆除砌体90m3，整个施工过程工序紧凑，安排合理，未发生任何安全事故。

地下工程施工风险大，不可预见因素多，但只要认真细致分析，科学制定方案，谨慎安全施工，就一定能解决施工中遇到的各种难题，促进工程施工技术的发展。陕西水利