浅埋输水隧洞洞口段施工技术

５２任少辉，马斌．浅埋输水隧洞洞口段施工技术文章编号：１００６—２６１０（２００７）０４—００５２—０３浅埋输水隧洞洞口段施工技术任少辉，马斌（西安理工大学，西安７１００４８）摘要：浅埋、围岩风化严重、泥石流堆积体、老黄土层等复杂地质条件下的输水隧洞洞口施工经常会出现坍塌、洞脸滑坡、洞口段冒顶等工程质量及安全事故。结合几条浅埋隧洞洞口的洞脸、锁口、洞口地质复杂段的临时支护等施工方法，研究在浅埋、偏压、地质条件复杂的洞口合理、有效的施工措施。关键词：浅埋；地质条件；洞口开挖中图分类号：ＴＶ７３２．３；’ＩＷ２文献标识码：ＡＣｏ璐ｔｍｃｔｉ蚰ｔｅｃｈＩｌｉｑ眦ｆｏｒｏｐｅｎｉｎｇｓ∞６蚰ｏｆｓｈａｌｌｏｗｂ删ｅｄ、仡ｔｅｒｃＯｎｖｅｙ锄ｃｅｔｌｌｎ耻ｌＲＥＮＳｈａｏ—ｈｕｉ．ＭＡｂｉｎ（Ⅺ，肌Ｕ１１ｉｖｅｒｓ时０ｆＴｅ曲ｎｏ】０９）ｒ，Ⅺ，锄７１００４８，Ｃｌｌｉｍ）Ａｂｓｔ瑚Ｉｃｔ：ＤｕｒｉｎｇｔｌｌｅｃｏＩｌｓｔｍｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｕＩｕｌｅｌ，ｔｈｅｍｅａｎｓｕｓｅｄｉｎｔｕｒｕｌｅｌｉｎｇｉｓｄｉｆｂｒｅｍｆｂｍｔｌｌａｔｏｆｇｅｏｌｏ舀ｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｏｎ—ｓｔｎｌｃｔｉｏｎｑ；ｕａｌｉｔｙａｎｄｓ如ｔｙｍｉｓａｄｖｅｎｔｕｒｅｉｎｔｅ珊ｓｏｆｃａｖｅ—ｉｎ，ｌａｎｄｓｌｉｄｅ锄ｄｒｏｏｆｆ枷ｅｔｃ．ｔａｌ【ｅｐｌａｃｅｆｒｅｑｌｌｅｎｄｙａｔｔｕｎｎｅｌｏｐｅｎｉｎｇｕｎｄｅｒｃｏｎｓｔｍｃｔｉｏｎ．ｎｉｓｐ印ｅｒｉｎｔｍｄｕｃｅｓｔｈｅｃｏｎｓｔｎｌｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｏｐｅｎｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎｏｆｓｈａｌｌｏｗｂｕｒｉｅｄｗａｔｅｒｃｏｎｖｅｙａｎｃｅｔｕｎｎｅｌｕｎｄｅｒｓｅＶ—ｅｒａｌｔｙｐｉｃａｌｇｅｏｌｏ西ｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｐｍＶｉｄｅｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｏｔｈｅｒｓｉＩＩｌｉｌａｒｐｍｊｅｃｔｓ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｓｈａｌｌｏｗｂｕｒｉｅｄ；ｇｅｏｌｏ舀ｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｅｘｃａｖａｔｉｏｎｏｆｔｕｌｌｌｌｅｌ０ｐｅｎｉｎｇ隧洞洞口施工素来是隧洞工程施工的一个难点，隧洞施工中常有“进洞难”一说，尤其是地质条１工程概况件复杂的隧洞，洞口施工更加困难。中国水利工程金洞子水电站位于四川省冕宁县境内的安宁河隧洞进出口开挖方法主要根据围岩条件和洞跨大小干流上，电站首部枢纽距冕宁县城２ｋｍ；电站引水而定，常采用全断面或先导洞后扩大的开挖方法，采系统布置在安宁河右岸，全长１４．５ｋｍ；电站厂房位取浅孔、弱爆破、及时支护或浇筑混凝土明拱。洞口于复兴镇下游１．５ｋｍ处。引水隧洞总长为节理裂隙发育时，在洞口开挖线以外打超前锚杆或４３０３．２２ｍ，共分９条隧洞，隧洞为城门洞型断面，管棚，然后边开挖边进行支护；若洞口段岩石较破开挖断面尺寸６．７０ｍ×５．８１ｍ。其中最长引水隧碎、裂隙发育或因地质构造稳定性差时，采取预锚洞为６号隧洞，洞长８２０ｍ，其余的隧洞长度在３００固、预注浆、设预应力锚索等方法加固，然后采取先～６００ｍ之间；最短的隧洞为２号隧洞，洞长１１２ｍ。导洞后扩大、分部开挖、先墙后拱等方法施工。这些工程区位于青藏高原东缘横断山系北段东部，属强施工措施在大多数地质条件下都能满足安全的要烈侵蚀切割的平行岭谷式山地。引水线路地层主要求；但是这些方法主要针对距离长、洞口埋深比较合为三叠系印质期斜长花岗岩，为灰白色等粒或似斑理的输水隧洞。对于长距离的输水系统经常出现隧状结构、块状构造，第四系坡积、洪积层，岩性为漂块洞进出口埋深不够，围岩风化严重，甚至为泥石流堆碎砾石组成，砾石坚硬，引水隧洞所处的围岩均为Ⅲ积体或黄土层的情况，如果采用传统的方法施工、隧一Ｖ类围岩，洞口主要为强风化花岗岩或者泥石流洞洞口施工投入巨大，施工工期长。本文结合金洞堆积体、老黄土层稳定性差。１—３号隧洞全洞段属子水电站引水系统工程中９条隧洞进出口的施工措于浅埋开挖，各进出口都有３０ｍ左右的浅埋泥石流施，谈及在浅埋、偏压、地质条件复杂的洞口合理、有效的施工措施及方法。堆积层，最小埋深只有３ｍ；且洞口严重偏压，地形复杂施工难度大；４～８号隧洞进出口浅埋，强风化收稿日期：２００７旬１—１７花岗岩、地下水丰富、岩层透水严重；９号隧洞出口作者简介：任少辉（１９７９一），男，陕西省宝鸡市人，助理工程师，岩层较好，进口有７０ｍ左右浅埋老黄土层，偏压严西安理工大学在读硕士，主要研究工程施工及水工防渗材料．万　方数据重。在施工的过程中，把整个引水系统的９条隧洞，西北水电・２００７年・第４期１８个进出口段分别采用３种不同的开挖支护措施，以下称为（Ｉ，Ⅱ，Ⅲ类）。根据隧洞的开挖断面尺寸及不同的地质、地形等特殊情况，决定了金洞子电站引水系统隧洞洞口段施工的几项主要工作。包括：洞脸开挖、洞口锁扣及支护、洞口段的开挖及临时支护这３个方面，结合爆破控制及变形监测，使该工程做到了洞口及洞身段开挖支护零事故的要求。５３钢筋。造孔方向平行洞轴线，但上仰Ｏｏ～３。之间。花管布置在洞脸边坡拱脚以上，沿洞径方向７ｍ范围内布置４排花管固结灌浆孔，排距和间距由内圈向外逐变至１．５ｍ，拱角部位不适宜布置平行洞轴线孔，则布置放射形斜孔。花管固结孔深１０ｍ，安装Ｄ４０ｍｍ的花管至孔底。锁口完成后，在洞门外安装预制钢拱架三榀，每榀间距６０ｃｍ，用西２２钢筋连结，挂钢筋网，立模后与洞脸喷护混凝土连成整体，详见图１。２洞口施工技术２．１洞脸的分类（１）Ｉ类洞脸Ｉ类洞脸主要为泥石流堆积层，开挖边坡自稳性差，浅埋深，地势平缓。此类洞脸，主要为孤石与黄土夹杂，遇水极易变形失稳。采用的开挖与防护原则为：早进洞、晚出洞、严防水、地表紧加固。（２）Ⅱ类洞脸Ⅱ类洞脸主要为强风化的岩层，强度较低；洞口偏压，远离主山脉一方埋深很小。采用的开挖与防护的原则为：早进洞、少开挖、快支护、强排水。（３）Ⅲ类洞脸Ⅲ类洞脸主要为老黄土层，地势平缓，偏压。采用的开挖与防护的原则为：早进洞、少开挖、快防护、强排水。洞脸开挖及支护主要采用如下措施：①为保证进洞安全，对洞口段先进行整体明挖，当洞顶最大埋深达到１倍洞径时，开始进行洞脸削坡；②洞脸边坡纵向坡比１：１．２５。洞脸边坡为倒梯形，上口保证２倍的洞径，下口为１．５倍的洞径。洞脸边坡周边设ｏ．５ｍ×ｏ．５图ｌ管棚、花管布置示意图Ⅱ类洞口锁口技术主要采用超前锚杆、钢拱架、浇筑混凝土与洞脸挂网连结成整体。沿进洞开口边线周边布设２排啦５，￡＝４．５ｍ系统锚杆，第１排锚杆距隧洞边线３０ｃｍ，第２排锚杆与第１排锚杆的间距为４０ｃｍ，梅花型布置，锚杆的孔距为４０ｃｍ。隧洞起拱线以上布设４排巾２５，Ｌ＝４．５ｍ系统锚杆，锚杆间、排距均为１００ｃｍ，梅花型布置。隧洞起拱线以下，增设２～４根吆５，￡＝４．５ｍ的随机锚杆。洞口周边及洞顶上部洞脸范围布置蛳．５＠２０ｃｍ钢筋网，并用①Ｋ１６的钢筋将洞脸以上锚杆连成整体。洞脸边坡喷１５ｃｍ厚Ｃ２０混凝土。洞口处设三榀钢拱架，间距为５０ｃｍ。钢拱架兼作为洞口防护棚，保护进出洞口安全，详见图２。Ⅲ类洞口锁口技术主要采用超前锚杆、浆砌块石、浇筑明拱。沿洞脸坡脚处继续向前开挖，开挖宽度在原设计宽度基础上，两侧各加宽８０ｃｍ；开挖高度比原设计高出５０ｃｍ即可。在拱顶设计开挖线外ｍ排水沟；③对洞脸边坡，两侧开挖边墙采用整体挂网喷护。排水沟铺设防水塑料布。喷射Ｃ２０混凝土，厚度为８ｃｍ，分２次喷护；挂嘶．５单层钢筋网（２０ｃｍ×２０ｃｍ），封闭洞脸边坡及排水沟。钢筋网与洞口锁口导管焊接，喷护连接成一体。洞脸插筋用中２２，￡＝１．５ｍ，间距１．０径５０ｍｍ、孔深３．０ｍ的排水孔。２．２洞口锁口及支护Ｉ类洞口锁口方法主要采用管棚、花管，进行低压固结灌浆处理，使洞顶拱和两边直立边墙形成不仅能自稳。管棚布置在洞脸沿开挖线以外３０ｃｍ，ｍ；④在洞脸上部马道坡脚及岩土交界处，各设一排直拱角以上圆弧段和拱角以下直墙段１ｍ范围内，设一圈孔深１５ｍ，间距６０ｃｍ，孔径Ｄ１００ｍｍ，安装Ｄ７６ｍｍ无缝厚壁钢管加工成型的管棚，为增强管图２Ⅱ类洞口锁口示意图万方数据　棚的强度和刚度，在管棚内安装一根等长度的中３２５４任少辉。马斌．浅埋输水隧洞洞口段施工技术拱以上为７根均匀分布的连接钢筋。连接筋共１３２０ｃｍ，平行于设计开挖线布设２排水平超前插筋，间距４０～５０ｃｍ、排距６０—７０ｃｍ。插筋采用中１８螺纹钢，长４００ｃｍ，外露５０ｃｍ，孔内３５０ｃｍ。钢筋直接插入孔内，不需注入砂浆或锚固剂。隧洞两侧在设计开挖线外用Ｃ１５浆砌块石砌成原开挖坡面坡度，要求与岩面顶紧。拱顶设计开挖线外立模浇筑厚５０ｃｍ、宽１００ｃｍ混凝土圈，拱圈基座为两侧浆砌石，要求拱圈与洞脸岩面接触良好，并将超前插筋外露端浇人混凝土拱圈中，详见图３。根；⑤钢拱架之间起拱线以上布置嘶．５钢筋网，横向布置３根嘶．５，纵向按３０ｃｍ间距布设；⑥喷ｃ２０混凝土，厚度为１５ｃｍ，分２次喷护；⑦钢拱架与围岩必须紧贴，不得留有空隙，塌方段的空档必须用木方塞紧。这种临时支护措施在施工过程中做了简单的调整，总体方案一致。从施工的结果来看，洞口段采用这种支护措施，节省工期，支护进度快，围岩封闭效果好，局部洞段虽有变形，但整体性良好，没有产生影响工程质量的现象。３结语金洞子电站引水隧洞工程特点是浅埋深、地质条件错综复杂、地下水位高、水量大，造成隧洞掘进支护中冒顶、塌方、垮塌、软基、涌水、涌泥等现象时有发生，这给施工造成困难。根据施工的具体情图３Ⅲ类洞口锁口示意图况，９条隧洞洞口施工打破了以往采用浇筑明拱，洞口要求埋深的作法，采用洞脸插筋、锁口锚杆、花管灌浆、浆砌石浇筑等措施；有效地保证了隧洞洞口的安全，同时减少了明拱浇筑、安装等造成的交叉作业、缩短了工期。２．３洞口段的开挖及临时支护临时支护措施以不占隧洞有效衬砌断面为前提，其具体尺寸根据隧洞的不同断面而作相应改变，针对金洞子电站引水隧洞围岩类别的情况，在隧洞洞脸、锁口完成之后，洞口段洞身开挖，考虑以下临时支护措施：①在进口段的１０ｍ范围内，采用上半洞人工开挖架设钢拱架的方法进行施工，每次进尺１—１．５ｍ；②工１６钢拱架间距由原来的６０ｃｍ，调整为８０ｃｍ；③挂架锚杆仍采用①２２砂浆锚杆，锚杆长度边墙为￡＝２．０ｍ；起拱线以上顶拱部位为Ｌ＝３．０ｍ，注浆必须饱满，与钢拱架焊接牢固，锚杆间距１．０参考文献：［１］Ⅲ０４２—９４，公路隧道施工技术规范［ｓ］．［２］刘向阳．浅埋公路隧道洞口段施工技术［Ｊ］．铁道标准设计，２００４（１１）：６７—６８．［３］韩瑞庚．地下工程新奥法［Ｍ］．北京：科学出版社，１９８７．［４］杨万涛．中国水力发电工程（施工卷）［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００４，１６１—１６５．ｍ；④钢拱架与钢拱架之间，用啦２［５］邓仁杰．不良地质条件下的洞室开挖及支护施工技术［Ｍ］．广西水利水电。２００４（增刊）：１２１一１２３．钢筋连接，连接筋的间距、起拱线以下为１．０ｍ。起中国“十一五５’将建立６００多项核电厂标准目前中国已有１１台核电投人商业运营，总装机容量９年，中国核电投产装机容量将达到４０准化受到各方的高度关注。中国核电标准化起步于２０世纪８０年代初，经过２０多年的发展及核电国产化的推动，已制定了近１００项国家标准和３００多项行业标准，形成了比较成熟的３００ｗＭ和６００ＷＭ的核电机组标准和一批通用的核电标准。这些标准涵盖了厂址选择、建筑物设计建造、核电厂总体及系统设计制造、材料、燃料、辐射防护、消防、安装、调试、检查、应急等方面。（本刊编辑部供稿）０００１００ｗＭ。按照中国核电中长期发展规划，到２０２０ｗＭ，在建１８０００ｗＭ。当前，中国正以前所未有的速度发展核电，成为全球最大的核电市场。在这种背景下，与中国核电开发、实验、设计、建造、运营、退役密切相关的核电标万方数据