浅析青海省扎毛水库导流洞施工技术

摘 要：文章通过青海省扎毛水库导流洞施工实例，从隧洞的爆破开挖、初期支护、钢筋制安、混凝土衬砌及回填灌浆等几个方面阐述了隧洞施工工艺和技术，以期为类似工程提供参考。

关键词：隧洞；施工工艺；施工技术

1 工程概况

扎毛水库位于青海省黄南州扎毛乡境内黄河一级支流隆务河上，是隆务河上游的龙头水库。主要建筑物为拦河大坝、溢洪洞、导流洞、发电洞及发电厂房等。在大坝填筑前，必须先进行施工导流，导流洞位于大坝右坝坡坡脚处，进口底板高程为2779.0m，出口底板高程为2778.1m，设计洞径5.0×7.9m，洞内坡降为1/200，导流洞长184.87m。山体自然坡度36°～45°，进口段岸坡为62°左右。洞室最大高差89m左右。整体边坡较稳定，地表植被较发育，洞轴线走问NE85°。

2 工程地质

导流洞围岩地质为三叠系中统青灰-黑灰色中厚-厚层细粒长石砂岩夹黑灰色粉砂岩、板岩，产状：NW276°・SW∠57°，岩体裂隙较发育，多为层状结构，岩体基本质量等级为Ⅲ-Ⅳ级，强风化层厚度3-5m，弱风化层厚度5-6m。总体岩体较为完整，但出口段强风化层岩体完整性差，多为层状-碎裂结构。

3 导流洞开挖施工方案

3.1 施工排水及洞口处理

岩体内裂隙渗透水或施工弃水，采用明排方式，用2.2kw潜水泵集中抽排至洞外的弃水区。

导流洞进洞前，先做好开挖及影响范围内的危石清理和坡顶排水，按设计要求进行边坡加固。因洞口处岩体软弱、破碎，成洞条件差，为保证进洞安全，先进行超前加固和支护，再进行洞口开挖。洞口用18号工字钢制作的钢拱架进行支护，钢拱架间距为50～80cm，周边用锚杆固定。由于洞脸凸凹不平，洞口侧面用浆砌石回填。洞口伸出洞脸1.5m。洞脸打锚杆挂网喷护，锚杆为Ф25钢筋，长度3m，间距为1.0m，钢筋网采用ф8钢筋，间距15cm，喷射混凝土厚度10cm。洞脸挂网喷护范围为洞口周边3m以内。

3.2 导流洞洞身段开挖施工方案

导流洞洞身段开挖采用目前比较流行和实用的钻爆法施工，因导流洞断面较大，根据施工总进度安排和地质情况，采用分期、分段开挖方法。先开挖洞室上半部分，待上半洞全部喷锚支护完毕后再进行下半洞开挖支护，以保证下半洞的施工安全。由于洞身较短，不需设施工支洞。下半洞开挖采用光面爆破法施工，一次成型。钻爆法施工工艺包括爆破参数确定台车就位测量放线钻炮孔爆破通风排险出渣等工序。

3.2.1 爆破参数的确定

根据围岩类别和工程地质条件，按理论计算和爆破试验，优化爆破设计方案，确定炮孔数量、位置及装药量等基本爆破参数。杜绝欠挖，控制超挖，降低成本，提高效益，以最优的爆破设计将光爆半孔率保证在70-80%以上。以图1、图2是根据《水利水电工程施工手册》（第二卷）土石方工程中所述经验公式计算以及经过爆破试验调整后的上半洞和下半洞的炮孔布置示意图。表1、表2为经过爆破试验确定的上半洞和下半洞的最优爆破参数表。

3.2.2 测量、钻孔、装药及联网爆破

首先根据设计图纸在开挖掌子面上测量放线确定开挖高程、中线和轮廓线，按爆破设计方案进行钻孔定位。钻孔采用气腿式YT28型风动凿岩机进行施工，钻孔直径42mm。钻孔位置偏差控制在5cm以内。

钻孔完成后，以高压风将炮孔彻底吹扫干净，再将药卷放进炮孔口，用木质炮棍将药卷推至炮孔深处，孔内炸药采用2#硝铵岩石炸药。装药后，用事先拌制好的炮泥对每个炮孔进行封堵，孔口封堵要密实。

爆破时采用毫秒微差爆破法，掏槽孔、辅助孔、周边孔、底边孔、底角孔全部采用塑料导爆管进行联网，最后用电雷管和爆破器引爆。为保证各类炮眼之间的起爆时差，增强起爆效果，爆破依次按图1、2中所示毫秒雷管1号、3号、5号、7号、9号、11号的段位顺序依次起爆。

3.2.3 通风排险及出渣

炮孔炸药引爆后，采用轴流式通风机进行强力通风，以排除和冲淡爆破产生的有害气体和粉尘，补充新鲜空气。通风后立即接通照明线路，处理哑炮、排除浮石，确定工作面无安全隐患后，方可出渣。出渣是直接关系到工作效率和施工进度的关键工序。本工程因隧洞断面较大，用两台ZL50C型装载机出渣，集中堆放，每轮出渣时间基本控制在1-2个小时以内。

4 导流洞初期支护

根据设计要求及地质专家判定的围岩类别，导流洞为Ⅳ类围岩，隧洞全断面采用喷锚挂网和钢拱架联合支护。钢筋网采用？准8钢筋，间距20cm；锚杆采用？椎25钢筋梅花型布置，间排距2.0m，伸入基岩3.0m；钢拱架采用16号工字钢制作；喷射混凝土标号为C20，厚度10cm。上半洞初期支护时，拱架底部立于上半部坚硬的岩石底上，并用锁脚锚杆锁定。下半洞每一循环开挖出渣结束后，立即将拱架支腿接长至下半部岩石地面上，锚杆锁定后立即挂网喷护，将岩面封闭，避免岩石风化塌方。

钢拱架支撑间距根据开挖后围岩条件与开挖循环进尺确定，范围在50～100cm之间。拱架支撑紧贴开挖面安装，与围岩之间的空隙用喷射混凝土充填。空隙较大部位以工字钢支撑于岩面，再分次喷射混凝土直至充填饱满。每榀拱架支撑拼装后要具有整体性，接头应牢固可靠，各排之间应使用剪刀撑、水平撑或连接筋连接。拱架支撑保持在同一平面上并与洞轴线正交，柱脚置于完整的岩面上并与锚杆、喷射混凝土的钢筋网连接，拱架支撑要置于永久衬砌断面之外。

5 导流洞洞身混凝土施工

洞身混凝土施工步骤主要包括施工放样、钢筋绑扎、模板安装、挡头模板与止水带安装、混凝土浇筑、拆模、养护等。因导流洞长度仅为184.87m，考虑到经济效益，钢模台车成本较高。因此，混凝土衬砌采用组合钢模跳仓浇筑，从进口开始间隔一块跳仓，衬砌每段长9.1m。单节洞身分二次浇筑完成，先衬砌底板，再衬砌边墙与顶拱。

5.1 基面处理

在底板混凝土浇筑之前，先用高压风配合人工清理底板杂物及浮石，洒水润泽，基面在混凝土浇筑之前保持洁净和湿润。在两侧墙及顶拱绑扎钢筋前，先用高压水将顶拱及两侧墙基面冲洗干净。

5.2 钢筋制安

钢筋在加工前做材质试验，并将表面油渍、漆污、锈皮、鳞锈等用风砂枪除净。施工所用钢筋均按设计图纸在加工厂加工成型后运至洞内，搭设钢筋架，按顺序绑扎成型。在钢筋架设安装之后，及时加以固定保护，避免发生错乱和变形。为了保证混凝土保护层必要的厚度，在钢筋与模板之间设置垫块。钢筋安装完毕后经监理工程师检查，确认符合施工图要求并签发开仓证后方可安装模板和浇筑混凝土。

5.3 模板安装

模板采用组合钢模支撑，侧墙采用P6015钢模组合，？准48×3.5mm钢管对顶；拱顶采用P1015钢模组合，其上铺设0.5mm铁皮。根据混凝土对模板侧压力的计算，水平横撑钢管间距为750mm，立柱钢管间排距为600mm。

模板支撑主要采用？准48钢管、对拉锚筋、花篮螺栓等加固、支撑，各立柱间布置双向水平撑，上下共两道，并适当布置垂直剪刀撑。立模前在模板表面涂刷脱模剂。模板安装严格按施工详图测量放样，并有临时固定措施。模板之间的接缝平整严密，逐层校正下层偏差，使模板下端无 "错台"现象。施工完毕后，用高压风、水枪冲洗沾着泥土、铁屑、油漆、油渍等杂物，以保证仓面清洁。

5.4 混凝土浇筑

混凝土采用搅拌站集中拌合，拌合站搅拌强度为35m3/h，用5 m3混凝土搅拌车运至施工现场，卸入混凝土输送泵，再输送至浇筑仓位。施工配合比严格遵守由试验确定并经监理单位批准的混凝土配合比。混凝土在运输过程中不能发生分离、漏浆、严重泌水等现象。混凝土浇筑按规范要求的厚度、次序方向分层进行，每层浇筑厚度不大于30cm，随浇随平。振捣器应按一定顺序振捣，防止漏振、重振。底板用Φ70插入式振捣器振捣，侧墙用Φ50插入式振捣器和附着式振捣器同时振捣，顶板采用附着式振捣器振捣。混凝土浇筑完毕后，18～24h后开始洒水养护。

6 回填灌浆

导流洞回填灌浆共计0.16万平方米，在顶拱120°范围内进行，采用填压式灌浆法。回填灌浆孔距和排距为3m，灌浆压力0.2～0.3MPa。待混凝土达到设计强度的70%后，才能进行相应部位的回填灌浆。灌浆孔深入基岩0.lm，钻孔成孔后，测记混凝土厚度和空腔尺寸。灌浆压力按设计施工图纸要求执行。在设计规定压力下，当灌浆孔停止吸浆时，回填灌浆即可结束。灌浆作业结束后，应排除孔内积水和污物，封孔并抹平。

7 结束语

扎毛水库导流洞工程存在工期紧、任务重、施工难度大等特点。由于每一套施工技术都受工程实际状况、地质环境、围岩类别等具体情况的影响，因此实际操作应用的施工技术也必然存有差别，必须具体问题具体对待。本文通过介绍隧洞的施工工艺、施工技术及过程，期待能为工程技术人员在隧洞施工的理论和实践经验积累方面有所启示。

参考文献

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作者简介：沈磊（1981，4-），男，汉族，籍贯：宁夏，职称：工程师，以前从事工程施工管理工作，目前从事建设管理工作。