续建配套与节水改造灌区某引水隧洞施工重难点分析及对策

王 雷

（广东省水电二局股份有限公司，广东 广州 511340）

1 工程概况

韩江粤东灌区续建配套与节水改造工程实施后，改善灌溉面积394.07 km2。属于Ⅱ等大（2）型。原韩江粤东灌区鹿湖-半洋引水工程拆分为鹿湖隧洞引水工程和半洋隧洞引水工程。半洋隧洞引水工程（枫江-半洋段），从西山溪分水点至半洋，全长9 034 m，主要包括西山溪-古巷进洞口段、古巷-半洋段及半洋隧洞出口-八支渠埋管段。工程主要建筑物为2 级，管道沿线附属建筑物等为3级。

2 半洋引水隧洞施工重难点分析

2.1 施工管理+盾构段刀盘易结泥饼+施工工期控制

①工程线路较长（约9.05 km）；起点段隧洞盾构法施工，半洋隧洞段钻爆法施工，盾构段与钻爆段暗涵连接，出口段采用顶管工程；钻爆段主洞开挖及衬砌用支洞通道，协调难度大。②盾构区地层为泥质胶结砂卵砾石、淤泥质粘土、砂质粘土、强全风化泥质粉砂岩、粉质粘土、泥质砂岩及粉细砂岩。淤泥质、砂质及粉质粘土、泥质砂岩中粘粒含量高。刀盘主轴旋转处被土粘牢，土仓及刀盘正反面泥土板结，造成掘进困难。③半洋隧洞较长（6.70 km），设置平洞施工通道，确保工期是重点。

2.2 穿越西山溪+穿越甬莞高速

①西山溪-古巷进洞口段在桩号BY0+37-BY0+270.6处穿越西山溪，防止隧洞掌子面与河底部连通是工程重难点之一。②西山溪-古巷进洞口段在桩号BY0+264.5-BY0+311处穿越甬莞高速桥墩基础，净距最小处小于6 m，属于特级风险。

2.3 穿越民房及低层厂区建筑

西山溪-古巷进洞口段部分地段线路，在桩号BY0+429-BY1+86、BY1+275-BY1+461处穿越民房及低层建筑。地表沉降或隆起关系到沿线百姓生命财产安全。因此，确保盾构机安全穿越是施工需要解决的首要问题。

2.4 钻爆段断裂带及地下涌水量大+钻爆段局部围岩破碎+隧洞塌顶+钻爆段通风排烟

①钻爆段存在断裂带及地下涌水量大，防止突发性大流量涌水危害。②1+946～2+491、2+645～4+572，、4+792～4+957段局部断层带附近发育少量Ⅳ～Ⅴ类围岩，钻爆法施工存在掌子面垮塌风险。③1+762～1+946、8+351～8+482、2+491～2+645、4+572～4+792 段全风化带深厚，存在局部塌顶可能。④钻爆段单边最大施工长度2 054 m，叠加施工平洞与主洞正交结合部影响，通风排烟难度很大。

3 引水隧洞施工重难点对策研究

3.1 施工管理+盾构段刀盘易结泥饼+施工工期控制等方面对策

3.1.1 施工管理对策

将此项目分为5个责任制工区，做好各施工区间的沟通协调，重点做好人员设备配置、施工材料、资金的合理安排。

3.1.2 盾构段刀盘易结泥饼对策

①监测盾构机参数，控制速度，保证刀盘开口处通畅。②当掘进断面粉土夹粉质粘土、粉质粘土、粘土含量较多，则向刀盘前面加气泡改良。③调整泥水压力，控制推进速度，减少“泥饼”产生机率。④设备维修保养。⑤土舱内设泥水压力传感器，测出土体表观密度；运用500×10-6/700×10-6漏斗法测量土样粘度，大于12 s时注入泡沫剂和膨润土，改良和易性。

3.1.3 施工工期控制对策

①以施工管理为重点，保障关键线路人员及设备。②制定施工组织，缩短流水间隔；制定开挖出渣方案，选配施工机械设备。③配备人员及设备，确保支护工作有效实施。④制定隧洞二次混凝土衬砌施工方案，设计、制造钢模台车。

3.2 穿越西山溪+穿越甬莞高速等方面对策

3.2.1 穿越西山溪对策

①制定专项施工方案，批准后实施。②盾构在穿越段推进，事先合理调整计划，检修机械，避免穿越中途出现故障。③参考相似地层盾构数据，前20 m试验性推进，找到适合措施和掘进参数。④穿越前50 m 做试验段，确定配比、注浆量、注浆压力、土仓压力等参数，穿越段盾构同步注浆实行“双控”，即流量、压力都满足设定要求，调整好土压参数，二次补浆，注意监测。⑤加强监控量测，定期监测河水位和流量，实时分析，以利于提前预防工程事故。⑥编制事故应急预案。

3.2.2 穿越甬莞高速对策

①掌握桥梁桩基种类、长度及埋深等技术资料，制定桥桩保护措施。②调查资料汇报业主、设计等有关单位，并呈报审核。③模拟优化施工参数。盾构推进误差50 mm以内。④同步注浆和二次补压浆控制，盾构穿越既有建（构）筑物时选择合适浆量和注浆压力。⑤对既有建（构）筑物预先保护措施。对于特级风险，在隧洞穿越或接近桥梁基础区段及两侧各延长6 m 长度内，地表注浆并搭设隔离桩。地表注浆和隔离桩布置于隧洞和桥梁基础间，地表注浆范围为平行隧洞外侧约6 m宽，深度为隧洞以上3 m至以下3 m，注浆采用Φ102×7.00 m 钢管；隔离桩布置为Φ600@400每侧双排，桩长为由地面至隧洞以下6 m。⑥桥梁基础沉降监测。⑦过桥后对桥跟踪量测。

3.3 穿越民房及低层厂区建筑对策

3.3.1 建筑物现状调查与盾构机土压平衡施工法

①查清建筑物及基础状况，安全判断；准确定出管线种类、位置、形状、尺寸和材料性能，并确认调查结果。对房屋基础进行旋喷桩加固保护。②连续掘进，控制平衡土压力。

3.3.2 土体改良

①提高土体和易性和防渗性。②降低刀盘扭矩，减少机械故障率。③合理安排施工计划。④确保管片质量和制作精度。⑤做好同步注浆和二次注浆。⑥优化掘进参数、保持开挖面稳定。⑦加固措施。一是基础外侧开挖立坑施做袖阀注浆管；二是跟踪临近警界值部分；三是用水泥水玻璃双液注浆加固地层，不需要搬迁，降低费用；四是彩旗铺古村落等用隔离桩加固，工法如穿越桥梁基础。⑧监控量测和信息反馈。

3.4 钻爆段断裂带及地下涌水量大+局部围岩破碎+隧洞塌顶+钻爆段通风排烟等方面对策

3.4.1 钻爆段存在断裂带及地下涌水量大对策

施工期的洞内排水主要来自地下渗水、施工废水。洞内排水可采用设排水沟或集水井、由水泵分级抽出的方法，将洞内积水从各施工通道口排走。参照以往隧洞施工经验，在主洞内每500 m设一集水坑，布置2台100 m3/h抽水机接力抽排水；在支洞底设一集水井，因支洞高差较大，在支洞中部也布置集水坑，分别安置3台100 m3/h抽水机接力抽排水至洞外。

3.4.2 钻爆段局部围岩破碎对策

①稳定掌子面。②隧道顶部进行超前小导管施工。③每开挖50 cm 即对掌子面中、下部斜打小导管，双液浆注浆。④山体固结稳定后清理塌方和开挖洞身。⑤新开段初支18a 型钢拱架，拱墙铺设φ8钢筋网，钢拱架间距缩短为40 cm，按照每施工两榀钢拱架后再施工一环超前小导管。⑥初支后，用C25混凝土回填顶部塌方空洞。⑦每次爆破开挖进尺0.50～1.00 m。

3.4.3 隧洞塌顶对策

①隧洞进出口浅埋地段，完善地表截排水系统。②采取超前大管棚、超前小导管等超前支护措施，同时防止冒进。③监控量测，做好预防；危险征兆，撤离施工人员及设备。

3.4.4 隧洞钻爆段通风排烟对策

①通风排烟方案设计，选择通风设备，并组织专家论证。②喷雾洒水防尘。爆破作业后，对掌子面进行喷雾洒水，在工作面形成水幕，使水雾粒与粉尘粒凝结而下降，减少粉尘。③平洞与主洞交接部位增设射流风机，改善排烟效果。④结合现场，在主洞轴线上方覆盖层薄弱处钻设通风孔的方式加强排烟。

4 结语

认识工程概况，从施工重难点划分和特征两方面着手半洋隧洞引水工程施工重难点分析；围绕施工管理+盾构段刀盘易结泥饼+施工工期控制、穿越西山溪+穿越甬莞高速、穿越民房及低层厂区建筑与钻爆段断裂带及地下涌水量大+局部围岩破碎+隧洞塌顶+钻爆段通风排烟等方面研究引水隧洞施工重难点对策。