【摘要】輸水洞總長(zhǎng)609.173m，內(nèi)徑2.2m，襯砌厚度0.4m，洞子開(kāi)挖外徑3.2m，洞徑較小，一般開(kāi)挖設(shè)備難以進(jìn)洞施工，且輸水洞和已建成的泄洪沖沙洞的軸線中心相距16.85m，給施工帶了一定的難度。
　　【關(guān)鍵詞】輸水洞 小斷面 開(kāi)挖
　　1、概述
　　亭口水庫(kù)工程位于陜西省咸陽(yáng)市長(zhǎng)武縣境內(nèi)，屬于綜合利用的Ⅱ等大(2)型工程。水庫(kù)正常蓄水位893.0m，最大壩高49m，總庫(kù)容為2.47億m3，設(shè)計(jì)供水流量為3.6m3/s，電站裝機(jī)1.89MW，年發(fā)電量618萬(wàn)kW·h。該工程樞紐由大壩、溢洪道、泄洪排沙洞、輸水洞、壩后電站等五部分建筑物組成。
　　輸水洞總長(zhǎng)609.173m，由進(jìn)口引渠、進(jìn)水塔、壓力洞身段及4條岔洞等組成，輸水洞0+060至0+150段采用鋼襯，其余為鋼筋砼襯砌，內(nèi)徑2.2m，襯砌厚度0.4m，洞外徑3.2 m，輸水洞進(jìn)口緊鄰泄洪排沙洞進(jìn)口布置，兩洞軸線中心相距16.85m，前20m平行于泄洪洞軸線，其后以30.872°轉(zhuǎn)角從溢洪道泄槽底部穿過(guò)，設(shè)計(jì)最大引水流量11.1m3/s。工程計(jì)劃開(kāi)工日期為2011年10月28日，完工日期為2013年4月28日，其中放水塔2012年8月30前完成，總工期為549日歷天。
　　2、施工總體規(guī)劃
　　施工總體上分兩個(gè)工作面，輸水洞進(jìn)口工作面和輸水洞出口工作面。
　　輸水洞進(jìn)口工作面以放水塔為關(guān)鍵工作，保證在2012年8月30前完成放水塔(包括閘門(mén)安裝)的施工，主要工作內(nèi)容包括輸水洞進(jìn)口處的土石方開(kāi)挖支護(hù)，進(jìn)口段洞子開(kāi)挖襯砌(考慮到進(jìn)口段鋼管襯砌施工的方便，將輸水洞0+000至0+160洞的開(kāi)挖及輸水洞0+000至0+150段的襯砌安排在放水塔施工前完成)，該段洞子開(kāi)挖襯砌完成后即進(jìn)行放水塔的施工，并確保2012年8月30前節(jié)點(diǎn)工期的實(shí)現(xiàn)。
　　輸水洞出口工作面以輸水洞及支洞的開(kāi)挖和襯砌為關(guān)鍵工作，為了做到資源的綜合利用，在進(jìn)口工作面明挖及洞挖完成后，及于2012年1月1日起開(kāi)始出口段的開(kāi)挖施工。為了增加工作面改善施工條件，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，先開(kāi)挖4#岔洞，4#岔洞完成后開(kāi)挖1#岔洞及主洞，主洞開(kāi)挖完成后開(kāi)挖3#岔洞和2#岔洞，等輸水洞后半段及各岔洞開(kāi)挖全部貫通后，由內(nèi)向外依次進(jìn)行洞身及岔洞砼襯砌。
　　3、小斷面、長(zhǎng)隧洞開(kāi)挖施工技術(shù)
　　3.1施工方案
　　本工程隧洞設(shè)一個(gè)開(kāi)挖施工隊(duì)，進(jìn)場(chǎng)后先從進(jìn)口工作面開(kāi)挖，待挖至輸0+000～0+160時(shí)(這樣即方便了0+090至0+160鋼襯段的施工，也不影響進(jìn)水塔的施工進(jìn)度)，再?gòu)某隹诠ぷ髅嫦蛑虚g掘進(jìn)施工，先開(kāi)挖4#岔洞，待4#岔洞貫通后再施工1#岔洞及主洞，這樣為下一步主洞開(kāi)挖出渣提供方便，主洞貫通后開(kāi)挖2#、3#岔洞。
　　輸水洞洞室主要為局部穩(wěn)定性差的Ⅲ類(lèi)微風(fēng)化礫巖，巖層近水平，裂隙不發(fā)育，只有1#和4#岔洞位于Ⅳ類(lèi)圍巖中，根據(jù)圍巖特點(diǎn)和開(kāi)挖斷面尺寸及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，對(duì)開(kāi)挖的方案進(jìn)行了認(rèn)真詳細(xì)的分析比較后，最后確定采用YT28手風(fēng)鉆鉆孔、非電毫秒微差爆破掘進(jìn)方案，支護(hù)緊隨開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)行，周邊光面爆破，出渣采用WZL-60型履帶式挖掘裝載機(jī)(外形尺寸4740×1550×1720mm)裝渣，農(nóng)用三輪車(chē)出渣至洞外集渣，3m3裝載機(jī)配合15t自卸車(chē)洞外運(yùn)輸至棄渣場(chǎng)。對(duì)輸水洞進(jìn)口段在開(kāi)挖前先進(jìn)爆破試驗(yàn)，采用短進(jìn)尺(初定為1m)，弱爆破，增加工作循環(huán)，減少裝藥量的開(kāi)挖方案，施工時(shí)在泄洪排沙洞內(nèi)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，根據(jù)振動(dòng)測(cè)試結(jié)果調(diào)整爆破進(jìn)尺和裝藥量。
　　3.2 爆破設(shè)計(jì)
　　輸水洞洞身段及4條岔洞開(kāi)挖斷面均為圓型，洞身的圍巖主要是Ⅲ類(lèi)圍巖和Ⅳ類(lèi)圍巖，開(kāi)挖直徑為3.2m，采用人工手風(fēng)鉆全斷面開(kāi)挖，周邊采用光爆，每循環(huán)進(jìn)尺控制在3.0m左右，巖體較破碎時(shí)采用短進(jìn)尺，強(qiáng)支護(hù)的方法，每循環(huán)進(jìn)尺控制在2m以?xún)?nèi)。洞身噴錨支護(hù)根據(jù)巖石情況按設(shè)計(jì)圖紙，針對(duì)不同圍巖采用不同的支護(hù)方式，隨開(kāi)挖一并進(jìn)行支護(hù)工作。開(kāi)挖斷面爆破布孔設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1，輸水洞洞身段爆破參數(shù)見(jiàn)表1。
　　圖1 開(kāi)挖斷面爆破布孔設(shè)計(jì)圖(單位：cm)
　　表1 輸水洞洞身段爆破參數(shù)表

炮孔編號(hào)		T1-T6	B1-B12	D1-D3	G1-G16	合 計(jì)
炮孔名稱(chēng)		掏槽孔	崩落孔	底孔	光爆孔
炮孔個(gè)數(shù)		6	12	3	16	37
炮孔深度(m)		3.2	3.0	3.0	3.0
炮孔間距(cm)		70	60	70	50
每  孔 裝藥量	卷 數(shù)	9	8	8	4
	重量(kg)	1.8	1.6	1.6	0.8
總裝藥量(kg)		10.8	19.2	4.8	12.8	47.6
說(shuō)明：初選爆破參數(shù)根據(jù)實(shí)際爆破效果和巖石情況作調(diào)整。

　　注：炸藥單耗：2.35kg/m3，每循環(huán)開(kāi)挖自然方量：20m3;鉆爆作業(yè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件隨時(shí)修正爆破參數(shù)，以期達(dá)到最佳爆破效果。
　　每循環(huán)掘進(jìn)時(shí)間見(jiàn)表2。
　　表2 掘進(jìn)循環(huán)時(shí)間表(循環(huán)進(jìn)尺3.0m)

作業(yè)項(xiàng)目	測(cè)量	鉆孔	裝藥起爆	通風(fēng)排險(xiǎn)	出渣	初期支護(hù)	合計(jì)
作業(yè)時(shí)間（h）	0.5	2.0	1	1	4.5	2.5	11.5

　　3.3洞室開(kāi)挖施工方法
　　采用手風(fēng)鉆鉆孔時(shí)，提前設(shè)計(jì)加工1臺(tái)鉆爆臺(tái)架，人工轉(zhuǎn)運(yùn)就位和撤離。作業(yè)前，先就位鉆爆臺(tái)架，在臺(tái)架上完成布孔、施鉆、裝藥、檢查等工序。
　　采用人工操作手風(fēng)鉆造孔，造孔時(shí)加強(qiáng)洞內(nèi)通風(fēng)，以降低廢氣、粉塵;在鉆機(jī)支架上設(shè)置高壓水霧裝置，鉆孔過(guò)程中噴霧降塵;加強(qiáng)鉆孔作業(yè)人員的勞動(dòng)保護(hù)。
　　出渣采用WZL-60型履帶式挖掘裝載機(jī)裝渣，農(nóng)用三輪車(chē)出渣至洞外集渣，3m3裝載機(jī)配合15t自卸車(chē)洞外運(yùn)輸至棄渣場(chǎng)。
　　3.4支護(hù)方案
　　洞內(nèi)支護(hù)施工緊隨開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)行。錨桿鉆孔用YT-28手風(fēng)鉆造孔，在自制的鉆孔作業(yè)臺(tái)車(chē)上操作，鉆錨桿孔與爆破孔穿插進(jìn)行。如遇巖體破碎帶，采取隨開(kāi)挖、隨支護(hù)。噴砼采用濕噴法，選用CPS2000型混凝土濕式噴射機(jī);噴砼由人工現(xiàn)場(chǎng)編制掛網(wǎng)、噴射，混合料在洞外集中拌制，砼運(yùn)輸車(chē)運(yùn)至洞內(nèi);型鋼鋼架在洞外綜合加工廠分片制作，現(xiàn)場(chǎng)人工拼裝、安設(shè)。拱頂部位先噴射一層3～5cm厚度的砼，再進(jìn)行錨桿、掛網(wǎng)砼噴護(hù)。洞內(nèi)支護(hù)先進(jìn)行鋼支撐后進(jìn)行錨桿掛網(wǎng)砼噴射。
　　4、輸水洞砼襯砌施工
　　輸水洞襯砌時(shí)全斷面砼一次澆筑，采模板用定型鋼模板拼裝，鋼拱架支撐。定型鋼模板由直徑2.2m的兩個(gè)半園形成的定型鋼模拼裝而成，面層厚度不小于4mm，每段定型鋼模長(zhǎng)度約1.5m，內(nèi)部采用鋼拱架支撐。鋼拱架在施工現(xiàn)場(chǎng)加工，拱圈選用80mm槽鋼(間距1m左右)，其余結(jié)構(gòu)材料采用Φ48mm鋼管，一副完整拱架由三等塊小拱架組拼成，架設(shè)固定后，拱架之間利用鋼管連接，使其成為統(tǒng)一剛體，然后測(cè)量校核微調(diào)加固，最后安裝檔頭模板。模板安裝前，首先測(cè)量放線，關(guān)鍵部位可多設(shè)控制點(diǎn)，依據(jù)測(cè)量成果和施工規(guī)范進(jìn)行安裝。經(jīng)復(fù)測(cè)合格后加固穩(wěn)定。每次安裝模板前，將模板表面粘結(jié)的雜物清理干凈并刷涂脫模劑。襯砌混凝土的堵頭模板，采用組合木模板，現(xiàn)場(chǎng)拼裝。
　　每澆筑段按9m控制，每3m在斷面頂部處布置砼入倉(cāng)孔，入倉(cāng)孔直徑0.2m。安裝、校核、固定模板完成，最后安裝檔頭模板。輸水洞拱架結(jié)構(gòu)圖詳見(jiàn)圖2全斷面圓洞拱架結(jié)構(gòu)示意圖。
　　輸水洞砼采用JC6砼罐車(chē)(6m3)水平運(yùn)輸，HBT60砼泵入倉(cāng)(輸水洞長(zhǎng)609m，前300m從輸水洞進(jìn)口位置處泵送，以后從輸水洞出口位置處泵送)，插入式振搗器及附著式振搗器振搗。
　　圖2.2.4.5-4 全斷面圓洞拱架結(jié)構(gòu)示意圖
　　5、施工難點(diǎn)重點(diǎn)的解決措施
　　5.1 輸水洞進(jìn)口段的開(kāi)挖措施
　　本標(biāo)段輸水洞進(jìn)水塔與目前已建成的泄洪排沙洞放水塔平行布置,塔身距離僅5.75m;輸水洞進(jìn)口段緊鄰泄洪排沙洞進(jìn)口布置，兩洞軸線中心相距16.85m，開(kāi)挖斷面洞壁相距僅10.4m，前20m平行于泄洪洞軸線，目前泄洪排沙洞全部鋼筋砼襯砌和灌漿施工已經(jīng)結(jié)束。根據(jù)規(guī)范鄰最近建筑物最小爆破安全距離不小于30m的規(guī)定，進(jìn)水塔基礎(chǔ)和輸水洞前20m的洞身石方開(kāi)挖不能采用常規(guī)的爆破開(kāi)挖方法。
　　解決措施：根據(jù)目前現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，我公司針對(duì)這種特殊作業(yè)環(huán)境，洞口明挖采用液壓破碎錘破碎和反鏟挖除、小藥量控制爆破相結(jié)合的開(kāi)挖方法，盡量減少爆破振動(dòng)對(duì)泄洪建筑物的影響。
　　對(duì)輸水洞平行于泄洪洞段在開(kāi)挖前先進(jìn)爆破試驗(yàn)，采用短進(jìn)尺(初定為1m)，弱爆破，增加工作循環(huán)，減少裝藥量的開(kāi)挖方案，施工時(shí)在泄洪排沙洞內(nèi)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，根據(jù)振動(dòng)測(cè)試結(jié)果調(diào)整爆破進(jìn)尺和裝藥量。
　　5.2主洞與岔洞交叉部位的開(kāi)挖
　　輸水洞出口段1#～4#岔洞，位于不穩(wěn)定的Ⅳ類(lèi)圍巖中，4條岔洞在平面上平行布置，在立面上均處于同一高程面，且開(kāi)挖斷面洞壁距離僅為6.1m～9.6m，另外4條岔洞與主洞在平面上均為斜向相交，在交接部位下游側(cè)均為銳角，容易坍塌、不利于成洞和洞身開(kāi)挖安全。
　　對(duì)此采用的對(duì)策為：4個(gè)岔洞分別開(kāi)挖，先進(jìn)行4#岔洞的開(kāi)挖、完成后進(jìn)行1#岔洞的開(kāi)挖，待主洞開(kāi)挖貫通后進(jìn)行2#岔洞開(kāi)挖，2#岔洞開(kāi)挖支護(hù)完成后進(jìn)行3#岔洞開(kāi)挖。并采用如下的施工措施：
　　(1)在洞中開(kāi)岔洞口時(shí)，采取超前錨桿預(yù)支護(hù)、小導(dǎo)洞超前，淺孔多循環(huán)爆破,淺孔密孔小藥量逐層擴(kuò)大開(kāi)挖等措施，及時(shí)做好支護(hù)，并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。
　　(2)合理應(yīng)用光面爆破等控制爆破技術(shù)，確保開(kāi)挖輪廓，減少開(kāi)挖對(duì)圍巖及相鄰建筑物的影響。
　　(3)加強(qiáng)圍巖變形觀測(cè)，正確指導(dǎo)施工。
　　(4)為降低爆破對(duì)圍巖的影響，施工中需采用預(yù)留保護(hù)層、預(yù)裂縫保護(hù)以及合理安排施工間隔時(shí)間等施工措施，開(kāi)挖前應(yīng)進(jìn)行爆破測(cè)試，指導(dǎo)爆破設(shè)計(jì)，確保圍巖安全。
　　(5)當(dāng)遇到不良地質(zhì)時(shí)，及時(shí)根據(jù)圍巖情況調(diào)整循環(huán)進(jìn)尺，先按1～2m進(jìn)尺進(jìn)行開(kāi)挖。如果仍不能保證穩(wěn)定時(shí)，采取兩側(cè)開(kāi)挖，中間預(yù)留支撐巖柱的方案進(jìn)行開(kāi)挖施工。中間巖柱在兩側(cè)支護(hù)完成后，先進(jìn)行頂部開(kāi)挖并完成支護(hù)后再進(jìn)行下部巖體開(kāi)挖。
　　如果預(yù)留巖柱強(qiáng)支護(hù)仍不可以保證穩(wěn)定時(shí)，向監(jiān)理提交詳細(xì)的施工及地質(zhì)資料，申請(qǐng)縮小斷面開(kāi)挖方案以保證洞室開(kāi)挖穩(wěn)定。每循環(huán)炮爆破后進(jìn)行安全處理。
　　(6)在洞與洞的交叉部位進(jìn)行以超前錨桿為主的支護(hù)，在交叉口二倍洞徑的洞段范圍內(nèi)采用淺孔多循環(huán)短進(jìn)尺的方式開(kāi)挖。隧洞口、洞室交叉口均進(jìn)行鎖口加固，并對(duì)先開(kāi)挖的隧洞進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。
　　(7)加強(qiáng)隧洞口、洞室交叉口和緊臨洞室圍巖原型觀測(cè)資料的收集、分析，適時(shí)支護(hù)和加強(qiáng)支護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，在嚴(yán)密的施工安全監(jiān)測(cè)控制下展開(kāi)施工，確保岔洞口穩(wěn)定。
　　6、結(jié)束語(yǔ)
　　小斷面輸水洞開(kāi)挖的關(guān)鍵問(wèn)題是解決出渣問(wèn)題，本文出渣采用WZL-60型履帶式挖掘裝載機(jī)(外形尺寸4740×1550×1720mm)裝渣，農(nóng)用三輪車(chē)出渣至洞外，又提前開(kāi)挖4#支洞，提高了工作效率，加快了施工進(jìn)度，成功的解決了小斷面輸水洞出渣問(wèn)題。
　　輸水洞進(jìn)口段前20m和已建泄洪排沙洞軸線中心相距僅16.85m，開(kāi)挖斷面洞壁相距僅10.4m，在施工中采用短進(jìn)尺(初定為1m)，弱爆破，增加工作循環(huán)，減少裝藥量的開(kāi)挖方案，施工時(shí)在泄洪排沙洞內(nèi)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，根據(jù)振動(dòng)測(cè)試結(jié)果調(diào)整爆破進(jìn)尺和裝藥量。保證了施工安全。