病险水库引水隧洞施工方案探讨

摘要：放牛洞水库自建库以来，已运行四十余年，原引水涵管为预制砼管，存在很大的安全隐患，严重威胁到水库的安全，难以保障县城工业、生活供水安全。为排除安全隐患，确保县城居民及工业用水，现拟新开挖一条引水隧洞，满足该水库供水要求。本文以放牛洞病险水库为例，探讨了病险水库引水隧洞施工方案。

关键词：病险水库；引水隧洞；施工

Abstract: cattle hole reservoir self-built base, has run more than forty years, the original water diversion culvert for precast concrete pipe, there is a big security hidden danger, serious threat to the safety of the reservoir, is difficult to guarantee the county industrial and living water supply safety. To eliminate safe hidden trouble, to make sure the county residents and industrial water, are now in the new excavation of a diversion tunnel, satisfies the requirement of the reservoir water supply. Dilapidated to cattle hole reservoir as an example, this paper discusses the seepage path reservoir water diversion tunnel construction plan.

Key words: dilapidated reservoirs; Diversion tunnel; The construction

中图分类号：TV52文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

一、工程概述

放牛洞水库由库区和灌区两大部分组成，其中库区由大坝、溢洪道、输水涵管、坝后一、二级电站等建筑物组成。水库灌区由东、西灌区组成，总长28.7km。下游现实际灌溉面积7000亩，其中水田灌溉面积5000亩，旱地2000亩。水库集雨面积16.4km2，水库总库容1724万m3，正常库容1350万m3，死库容350万m3。新建建输水隧洞设计如下。

1、洞线布置及高程

考虑到现有建筑物的布置情况，洞线应尽可能短且直，新建隧洞进口布置在大坝左侧，中间通过圆弧段与出口段进行衔接。隧洞进口底高程88.5m，底坡降i=1/500。

2、横断面型式、尺寸

隧洞进水口采用隧洞式，圆形断面，洞径按公式估算，取Qmax=3.03m3/s和H=8m，计算得D=1.51m。考虑施工出渣、进出洞设备运输条件及维护方便等，隧洞开挖洞径2.4m，衬砌厚度30cm，衬砌后洞径为1.8m。

二、施工特点及难点

1、结构复杂、异型模板使用量大、施工质量要求高。引水隧洞过流面等部位均为过流曲线表面，曲面模板量大，型体复杂，施工工艺质量要求高。

2、薄壁混凝土作业量大，施工困难。引水隧洞衬砌属于薄壁结构，空间大、体积小、钢筋密集、模板复杂、浇筑困难。

3、洞内交通困难、材料搬运困难、人员投入大。引水隧洞及施工支洞内空间有限，来往车辆汇车频繁，交叉口需设专人指挥；同时洞内无法使用起吊设备，混凝土浇筑材料运输工作需要人工搬运，人员投入较大。

4、工期紧、施工存在交叉作业。由于进水口开挖因征地及相邻标段施工干扰等影响，工期严重滞后，造成引水发电系统引水隧洞上平段混凝土施工必须与进水口混凝土施工进行交叉作业，施工干扰较大。

5、混凝土施工与压力钢管安装施工相互影响，施工干扰大。引水隧洞下平段混凝土衬砌施工与压力钢管安装施工同步作业，洞内既要进行钢管运输，同时还要进行混凝土的运输，现场施工干扰非常大，影响施工进度。

二、光面爆破

1、光面爆破参数

光爆参数一般应通过试验确定，施工中可先按有关技术规范或工程类比法暂定光爆参数，总结每次爆破效果，测量炮孔残留率、围岩破坏程度及轮廓的不平整度，对光爆参数进行修正、优化，使选定的光爆参数较为合理。

2、钻孔

严格按照测量点出的炮眼位置及数量进行施工，特别是周边眼和掏槽眼的位置、间距及个数，未经主管工程师的许可不得随意改动。准确定位凿岩机钻杆，确保钻孔位置及孔向，其中孔位偏差不大于5cm，孔向偏差不大于3º。同类炮眼钻进深度要达到设计要求，眼底保持在一个铅垂面上。同时认真进行清孔，将所有炮孔中的残碴积水排除干净，用高压风吹净尘沫。钻孔完成后由质检人员对孔数、孔位、孔向及孔的清洗情况进行检查，不满足要求的重新钻孔。确保两排炮错台控制在10cm以内，超挖控制在15cm以内，无欠挖。为控制底板超挖，对于Ⅳ～Ⅴ类围岩拟采取预留30cm左右的保护层，在底板砼施工时处理。

图2隧道爆破布孔示意图

3、装药结构和起爆方法

（1）炸药。先行导洞采用粉状乳化炸药，在有水部位，装胶状乳化炸药，药卷直径为32；为获得良好的光爆效果，光面爆破炸药药圈直径按照不偶合系数确定.本工程采用40 mm钻头，不偶合系数取1.6，选用药圈直径为25 mm。炸药选用乳化光爆炸药，为克服岩体的挟制作用，炮孔的底脚部位装一支粗药圈—直径为32 mm的粉状乳化炸药。

（2）装药结构。先行导洞采用连续装药结构.光面爆破孔采取间隔不偶合装药。

（3）起爆方法。先行导洞采用导火线和火雷管自内而外分层爆破。光面爆破层是采用毫秒导爆管实现辅助孔与光面爆破孔间的微差爆破，即先用导爆管爆除辅助孔，再用导爆管引爆光爆孔内的导爆索，使光爆孔同时起爆。

三、模板工程

由于放牛洞水库引水隧洞工程建设工期紧、任务重的特殊性，引水隧洞混凝土浇筑成为能否在工期内完成的关键线路。为从混凝土浇筑的各种工序中节省时间，衬砌混凝土采用钢模台车进行混凝土浇筑案确定后，模板工程成了首要考虑的问题。经综合考量佛冈县放牛洞水库引水隧洞混凝土衬砌采用组合钢模，前8m为一仓，后面10m为一仓（视模板长度而定）。

1、布设支撑架立筋。

为了防止支撑架立筋施工完后露筋，可在架立筋与模板接触位置布设混凝土垫块。

2、钢拱架试拼。

钢拱架共分为四片，其中三片为等同大小，弧长L=3.6ｍ，另一片L=0.2ｍ，作为楔子，方便拆模而设置的，放在顶部位置。在使用钢拱架之前，可在洞外采用架子管进行拼装，必须保证拼成的圆形拱架周长为10.996ｍ（直径ｄ＝3.5ｍ），并用喷漆编号，以备配套使用。（见图3）

图3

3、安装模板。

以P3015和P2015圆弧模板为例。拼成10.996ｍ圆弧（直径3.5m）需36块P3015圆弧模板和1块P2015圆弧模板，P2015模板稍作处理。安装模板前，要将模板面清理干净，并涂刷脱模剂。在安装模板时，先安装底部模板，要注意模板定位，以隧洞中心底板架立筋为分界点，中心位置为一块P3015圆弧模板，然后再安装其两侧模板，每侧安装6块P3015模板，然后将整个仓号的底模安装好后，再安装钢拱架。在安装钢拱架时，必要时可通过使用手拉葫芦，使钢拱架与模板紧贴，然后，用铅丝将拱架和模板连为整体。仓号内模板安装完毕后，要使用架子管将钢拱架连为整体。

4、设置抗偏移和抗浮装置。

为了保证成形混凝土满足设计要求。抗偏移锚杆装置要和底板架立模板钢筋在同一位置，抗浮设置要在模板安装完后设置，其位置要在钢拱架上面，受力面积要大，要做到每一榀钢拱架上都要设置抗浮装置。如果有千斤顶，最好使用千斤顶，它可以重复利用，操作简单，减少了材料投入。另外为了防止底部和腰部抗浮筋在结构面出现露筋问题，可在抗浮筋和模板接触处采用混凝土垫块形式。抗偏移和抗浮型式（见图4）。

图4

5、设置进料口。

在模板上留进料口，供混凝土泵管进入以便输送混凝土，其布置位置首先要满足浇筑混凝土自由跌落高度不超过1.5ｍ，满足振捣要求，保证振捣密实；其次为振捣人员提供便于平仓振捣的作业空间，可采用间隔预留一块P3015模板为后装模板。进料口设置如图5所示。

图5

6、安装堵头模板

由于开挖轮廓不规则，所以堵头采用木模，现场量取距开挖边线的距离，然后截取相应的木板安装，加固采用设圆弧箍筋，在洞壁打插筋固定的施工工艺。

四、混凝土工程

1、混凝土振捣

混凝土浇筑过程中振捣是一道关键的工序，混凝土振捣时必须专人负责，振捣时间宜为10～30s，以混凝土不显著下沉、不冒气泡、并开始泛浆为准，并要求不漏振、不欠振、不超振，以保证混凝土结构密实、无蜂窝麻面。 放牛洞水库引水隧洞混凝土衬砌采用钢模台车进行混凝土浇筑，根据不同洞段的施工需要，钢模台车分为穿行和针梁两种，针梁台车又分为全断面针梁台车和底拱针梁台车，钢模台车上均配有附着式振捣器，用于振捣混凝土。但是附着式振捣器都安装在钢模台车的腰线上下部位，底部混凝土无法进行振捣，且由于引水隧洞部分洞段超挖严重，衬砌混凝土较厚，钢模台车自身配备的附着式振捣器根本无法满足混凝土的振捣要求，因此，在混凝土浇筑过程中根据不同的浇筑部位打开钢模台车相应的进料窗口（底部、顶部、腰线上下均有），在进料窗口采用软轴式振捣棒对混凝土进行振捣。

2、顶拱部位混凝土浇筑

放牛洞引水隧洞部分洞段顶拱超挖严重，岩面起伏较大，钢模台车进料口距顶拱围岩距离最大的高达1.5～2m左右，若完全以钢模台车进料口进行混凝土浇筑顶拱部位是很难浇筑密实的，因此，在进行顶拱混凝土浇筑时采用的施工方法是预埋尾管，每一个浇筑仓至少预埋3根尾管，浇筑尾管埋设的原则是安装在顶拱部位超挖较高处，管口距围岩的距离为10㎝左右，浇筑顺序是从浇筑仓的一端向另一端逐步浇筑，并且要求浇筑施工人员在进行顶拱部位混凝土浇筑时加强对浇筑仓的观测，确保顶拱部位的混凝土浇筑密实。

3、下1/3底拱混凝土浇筑

放牛洞水库引水隧洞由于前期开挖进度滞后，导致混凝土衬砌施工工期紧张，为了加快施工进度，采用分洞段增加工作面的方法交叉平行施工，因此，为了满足洞内的交通要求，部分洞段采用穿行衬砌台车先进行上2/3边顶拱衬砌，后期再采用针梁衬砌台车进行下1/3底拱衬砌。

结束语

近几年，随着水利工程建设的发展，引水隧洞施工在水利工程中的比重增大，对引水隧道合理的结构形式，先进的施工技术进行研究十分重要。应当对施工中的爆破、模板、混凝土衬砌等施工方案进行优化，从而实现对施工进度、施工质量的积极影响。