斷面不均衡隧洞交叉段開挖及支護施工方案研究

黃秋華

摘要：本文通過對某水電站大斷面導流隧洞施工過程中遇到的支洞三岔口段施工方案優化研究，得到的普遍適用于斷面不均衡隧洞交叉段開挖及支護施工方案建議。

關鍵詞：隧洞，交叉段，施工

中圖分類號：U45文獻標識碼： A

大渡河上游某水電站導流隧洞布置于河道右岸，進口底板高程2809m，出口底板高程2798m，坡度i=0.011，洞身全長1002m。導流洞洞身段由進口漸變段（0＋000～0＋010）、堵頭段（0＋543.945～0＋583.945）、洞身段（0＋000～0+982.761）組成，隧洞過水斷面尺寸為10.0m×11.6m。1#、2#施工支洞開挖斷面為4.7m×6.1m；1#施工支洞與導流洞相交樁號為0+243.95，進洞口高程為H=2815m，與導流洞相交底高程為H=2805.1m，坡比降為i=0.07；2#施工支洞與導流洞相交樁號為0+726.78，支洞洞口高程H=2811m，與導流洞相交底高程為H=2799.3m，平均坡比i=0.07。

一、支洞原設計方案施工方法研究

根據導流洞1#、2#施工支洞設計，施工支洞底板與導流洞左側底板相接。施工支洞頂部三角區的開挖需要在底部墊渣，然后擺放鉆架平臺施工，這樣勢必會造成該處施工支洞封堵，另外一個施工支洞將則作為施工通道，承擔機具設備、材料、人員的通行任務。因此，導流洞的開挖需要先完成1#施工支洞控制段下游工作面與2#施工支洞控制段上游工作面之間的Ⅰ層開挖，貫通之后方可進行三角區的施工。在進行施工支洞至主洞爬坡階段還需保證施工安全，需進行臨時初期支護，而該支護在進行三角區開挖時只能爆破開挖掉，造成不必要的浪費；且在前一個施工支洞頂部三角區的開挖期間，另一支洞作為施工通道，其控制段內將無法開挖施工。導流洞三角區的開挖將占壓直線工期45天之久。

圖一：進洞初期開挖示意圖

圖二：三角區開挖期間通道布置示意圖

二、支洞調整后施工方法研究

在1#施工支洞0+97處附近將支洞底板按12%的逆坡抬高，最終與導流洞右側邊墻相交于El.2810.45m高程，導流洞進洞后可直接進行上下游工作面的Ⅰ層開挖，待Ⅰ層開挖進尺60m～80m后，可進行施工支洞的臥底三角區開挖，該部位施工難度不大，工程量小，約7天時間即可處理完成。

圖三：1#施工支洞方案調整圖

在2#施工支洞0+133處附近將支洞底板按12%的逆坡抬高，最終與導流洞右側邊墻相交于El.2804.65m高程，導流洞進洞后可直接進行上下游工作面的Ⅰ層開挖，待Ⅰ層開挖進尺60m～80m后，可進行施工支洞的臥底三角區開挖，該部位施工難度不大，工程量小，約7天時間即可處理完成。

圖四：2#施工支洞方案調整圖

綜上所述，施工支洞方案優化調整后，至少可節約工期30天。

三岔口支護參數： 施工支洞與導流洞交叉口位置需加強支護，在原有系統支護的基礎上，三岔口處增設鎖口錨桿，鎖口采用Φ25錨桿，L=4.5m，間排距為50cm；錨桿環型布置，第一排鎖口錨桿距開挖輪廓線50cm，使用砂漿錨桿。另外，在支洞軸線方向由內向外設置5榀I16型鋼拱架，間距0.5m，鎖腳錨桿Φ22，L=3.0m，每榀10根，連接筋Φ22，L=0.8m，間距100cm。臥底三角區開挖后，將鋼拱架延伸至支洞底板，并按上述參數進行新斷面的支護。具體如下圖所示：

圖五：臥底三角區開挖前三岔口支護圖

方案調整后三岔口施工程序：導流洞進洞之后，首先進行支洞口的支護施工（鋼拱架、鎖口錨桿等），支護完成后，開始進行導流洞的Ⅰ層開挖，待Ⅰ層上、下游工作面進尺到60~80m之后，進行支洞臥底三角區的開挖，然后開始臥底區洞口加強支護，最后導流洞的開挖進行正常性施工。

本文之論述不僅適用于水工隧洞的支洞與主洞交叉段施工方案，對不均衡斷面的隧洞交叉段施工具有普遍意義。