一水利建设与管理 ２０１７年・第５期 ＤＯＩ：１０．１６６１６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４４４６／ＴＶ．２０１７．０５．００３ 无额外支洞布置条件下大断面洞室 开挖施工方案 叶雷震 房敦敏 （１．杭州市农村水利管理总站，浙江杭州 ３１００１６； ２．华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州 ３１００１４） 【摘要】 千岛湖配水工程分水江左右岸地下检修阀室断面为窄高的城门洞形，且纵向长度较短，没有条件布置 额外的施工支洞分层开挖。本文介绍的开挖施工方案，有效解决了现场问题，安全、高质量地完成了检修阀室的开 挖支护，节约了直线工期。 【关键词】 地下检修阀室；导洞；分层开挖 中图分类号：ＴＶ５５４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００５－４７７４（２０１７）０５－０００８．０４ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｌａｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ ｃａｖｅｒｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｗｉｔｈｏｕｔ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｂｒａｎｃｈ ｈｏｌｅ ｌａｙｏｕｔ ＹＥ Ｌｅｉｚｈｅｎ ．ＦＡＮＧ Ｄｕｎｍｉｎ （１．Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｒｕｒａｌ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３ １００１６，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｈｕａｄｏｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３ １００１４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｓｅｒｖｉｃｅ ｖａｌｖｅ ｃｈｅｓｔ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｌｅｆｔ ａｎｄ ｆｉｇｈｔ ｂａｎｋ ｏｆ Ｆｅｎｓｈｕｉ Ｒｉｖｅｒ ｉｎ Ｑｉａｎｄａｏｈｕ Ｗａｔｅｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｓ ｎａ￣ｏｗ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｃｉｔｙ—ｇａｔｅ ｒｏｒｍ．Ｉｔｓ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｌｅｎｇｔｈ ｉｓ ｓｈｏ￣ｅｒ．Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｎｏ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｔｏ ａｒｒａｎｇｅ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｂｒａｎｃｈ ｈｏｌｅｓ ｆｏｒ ｓｔｒａｔｉｉｆｅｄ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｏｎ ｅｘｃａｖａｔｉｒｏｎ ｐｌａｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ Ｓｏ］ｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｔｅ．Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｓｕｐｐｏ￣ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ ｖａｌｖｅ ｃｈｅｓｔｓ ｃａｎ ｂｅ ｆｉｎｉｓｈｅｄ ｓａｆｅｌｙ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ，ｔｈｅｒｅｂｙ ｓａｖｉｎｇ ｓｔｒａｉｇｈｔ ｌｉｎｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｄｕｒａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｓｅｒｖｉｃｅ ｖａｌｖｅ ｃｈｅｓｔ；ｐｉｌｏｔ ｔｕｎｎｅｌ；ｓｔｒａｔｉｉｅｄ ｅｘｃａｖａｔｆｉｏｎ １ 工程概况 千岛湖配水工程输水隧洞采用穿江隧洞的型式穿 江两岸雄厚山体内。 分水江１号地下检修阀室位于分水江１号支洞与 输水主洞连接段处，检修阀室为城门洞形，高度 １９．５５ｍ，宽度１２．５ｍ，长度２０．１５ｍ，洞室底部高程 １．５０ｍ，顶部高程２１．２５ｍ（较分水江１号支洞顶部高 １１．７ｍ）。纵剖面布置见图１。 越分水江，管线与分水江流向基本垂直布置，沿线穿过 分水江右岸塘包山、桐郑公路、分水江、￥２０８省道，在 左岸穿过尖山。分水江跨江段工程线路从上游至下游 主要建筑物包括右岸检修阀室段、ＤＮ５０００隧洞钢衬段 和左岸检修阀室段。其中左右岸检修阀室布置在分水 ・分水江２号地下检修阀室位于分水江２号支洞与 输水主洞连接段处，布置型式同分水江１号地下检修 ８・ 叶雷震等／无额外支洞布置条件下大断面洞室开挖施工方索 图１分水江１号地下检修阀室纵剖面（单位：ｍ） 阀室类似。 从横断面尺寸看，地下检修阀室为高１９．５５ｍ、宽 １２．５ｍ的窄高城门洞形断面，且纵向长度仅为 ２０．１５ｍ，在施工时存在以下难点：④受结构布置条件 限制，阀室施工无法再布置额外的施工支洞自顶部开 始逐层下挖；⑥检修阀室横断面尺寸较大，高且宽，但 纵向长度较短，采用直接自支洞底部起坡、导洞开挖至 顶部逐层下挖机械出渣的方案难度极大；＠采用从底 部向上层开挖的常规施工方案安全风险大，进度慢。 鉴于以上特点，检修阀室施工需打破常规，采取提前起 坡、导洞先行、人工出渣、逐层下挖的方案。 ２总体施工方案 检修阀室采用人工钻爆法开挖，因其顶部高程高 于支洞顶部高程ｌ１．７０ｍ，故在开挖过程中采取“提前 起坡、导洞先行、一坡到顶、分层分块、人工出渣、及时 支护”的施工方案。 开挖采用人工钻爆法，先进行导洞开挖，再交替进 行两侧边墙开挖；开挖时对原施工台架进行改造，部分 洞段开挖时进行垫渣并搭设排架，爆破前拆除排架。 由于导洞坡度较大（５５．７６％），出渣时先人工将上 层石渣清理至导洞，再由挖掘机将石渣集中至施工支 洞平坡段，最后由装载机装车，自卸车出渣。 地下阀室系统支护主要型式有普通中空注浆锚 杆、自进式中空注浆锚杆、挂钢筋网、喷射混凝土。在 导洞施工过程中，因开挖未到位，为保障施工安全，需 采取必要的临时支护，临时支护主要型式有普通砂浆 锚杆、喷射混凝土。 ３ 实施方案 ３．１施工顺序 分水江１号地下阀室共分为６步开挖、支护，施工 顺序为准备工作（支洞开挖支护）一导洞开挖支护一 阀室起拱线及导洞以上部位开挖支护一阀室导洞两侧 第二层、第三层开挖支护一拱架至阀室之间导洞扩挖、 落底并支护（支洞上断面）一阀室第四层开挖支护。 ３．２准备工作（支洞开挖） 在支洞内开始准备工作，自转弯段结束后即开挖 支洞上断面（９．１１１１×５ｍ）至导洞开始位置，开挖石渣填 至后部２０ｍ范围内作为交通通道。 上断面开挖结束后，在导洞开挖前安设５榀Ｉ２０ａ 钢拱架作为锁口拱架，并在最后１榀拱架顶部施做锁 口锚杆（ｑｂ２５ｍｍ，Ｌ：４．５ｍ砂浆锚杆），锚杆角度较导 洞爬坡角度大１５。，支洞开挖支护如图２所示。 图２支洞开挖支护（单位：ｍ） ３．３导洞开挖 导洞断面尺寸为５ｍ×５ｍ，坡度为５５．７６％，每循 环开挖搭设排架钻孔，向上开挖直至地下阀室顶部。 在开挖导洞过程中，为保障安全，采取必要的临时 支护（４，２５，Ｌ＝２．５ｍ随机锚固剂锚杆、喷随机Ｃ２５混 凝土），后期扩挖时破除，见图３、图４。 ・９・ ■水利建设与管理 ２０１７年・第５期 图３导洞开挖流程（单位：ｍ） 图４导洞开挖三维效果（单位：ｍ） ３．４ 阀室起拱线以上及导洞以上部位开挖 利用开挖到位的中导洞，对阀室起拱线以上及导 洞以上部位由内至外、左右两幅交替进行分部开挖。 每一幅开挖到位后立即在阀室顶拱进行系统支护，支 护完成后才能进行下一步开挖。如此循环，直至阀室 起拱线以上及导洞顶部开挖、支护全部完成，见图５、 图６、图７。 第一层 第二层 第三层 第四层 图５阀室起拱线以上及导洞以上部位开挖施工 流程（沿导洞剖切）（单位：ｍ） ３．５ 阀室导洞两侧第二层、第三层开挖支护 地下阀室起拱线以上及导洞以上部位开挖支护结 束后开始地下阀室边墙落底，按照由外至内，两侧边墙 ・１０・ 第一层 第二层 第蔓层 第凹层 图６ 阀室起拱线以上及导洞以上部位开挖施工 流程（沿边墙剖切）（单位：ｍ） 撇ｌ（２ １１区 ： ｌ Ｉ ）区 （５）（９） ’／ ／ ＼ ．第一层 ａ ｂ 第二层 ／一＼ ／ ＼ １第三层 第四层 图７ 阀室起拱线以上及导洞以上部位开挖施工 流程（正视图）（单位：ｍ） 交替、分层开挖支护的原则进行。开挖支护流程如 图８、图９所示。 ２０１５ 莲 图８ 阀室导洞两侧第二层、第三层开挖支护 流程（沿导洞剖切）（单位：ｍ） 叶雷震等／无额外支洞布置条件下大断面洞室开挖施工方案 ＩＩ区ｌＪ Ｉ区 ．．．．．．．．．．．．．．．．，。．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．． ，．．ｊ．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．，。．．．．．．．．一 ’／ ／ ＼ ＼ 第一层 第二层 ／一＼ ／ ＼ 第三层 第四层 图９ 阀室导洞两侧第二层、第三层开挖支护 流程（正视图）（单位：ｍ） ３．６拱架至地下阀室之间导洞扩挖、落底至支洞 下断面顶部（一次完成） 为进行地下阀室最后一层及支洞落底安全施工， 首先进行支洞内拱架至地下阀室之间导洞扩挖、落底 并及时支护，开挖支护流程见图１０。 图ｌ０拱架至阀室之间导洞扩挖、落底开挖支护 流程（单位：ｍ） ３．７阀室第四层开挖 自支洞向阀室方向进行开挖并及时支护，至拱架 位置时将钢拱架连接至支洞底部。至此阀室开挖支护 完成，开挖支护流程见图１１、图１２。 ４施工计划安排 分水江１号地下检修阀室施工计划见右表。 盯 ＿＿ — 一 图１１拱架至阀室之间导洞扩挖、落底开挖支护 流程（单位：ｍ） ２０１５ 图１２检修阀室开挖支护完成（单位：ｍ） 施工计划表 序号 工序名称 用时／ｄ 备 注 支洞上断面长６．４８ｍ，按照每循 １ 支洞开挖支护 ３ 环开挖进尺２．５ｍ，每日两循环计 划，开挖１．５ｄ，支护１．５ｄ，用时３ｄ 导洞长度约２７ｍ，按照每循环开 ２ 导洞开挖支护 １４ 挖进尺２ｍ，每日一循环计划，每日 进尺２ｍ，夜间支护，用时１４ｄ ３ 阀室起拱线 ２２ 洞段长度约２０ｍ，共分２２循环，每 以上开挖支护 天一循环，剩余时间进行支护，２２ｄ 阀室第二层、第 洞段长度约２０ｍ，上下两层及两 ４ 三层开挖支护 １０ 侧交替开挖。按照平均每日进尺 ４ｍ计划，用时ｌＯｄ ５ 支洞内导洞 １ 长度４．１９ｍ，一次爆破完成，剩余 扩挖及落底 时间支护，用时１ｄ 洞段长度约３１ｍ，自支洞向内开 ６ 支洞及阀室 挖。按照平均每天两循环，每循环 ４ 最后一层落底 ４ｍ，每日进尺８ｍ计划，剩余时间支 护，用时４ｄ 总计 ５４ （下转第ｌ５页） 孔祥 敞开式ＴＢＭ对软弱围岩的掘进方法 稳。设置锚杆和喷混凝土作业，可与主机掘进同时 进行。 ５ 结语 辽宁省大伙房水库ＴＢＭ３施工段开挖施工过程 中，采取了支设钢拱架、挂钢筋网、喷混凝土等辅助作 业措施，合理调节ＴＢＭ掘进参数，保证了ＴＢＭ的掘进 效率，顺利通过了出口浅埋偏压洞段、查梁子河谷、大 洛河谷等不良地质洞段。本文对于敞开式ＴＢＭ隧洞 开挖施工有一定借鉴意义。 图３人工应急喷射混凝土支护 参考文献 ［１］汪洪泉．超长水工隧洞ＴＢＭ法开挖施工供电方法探讨 ［Ｊ］．中国水能及电气化，２０１５（４）：２２－２４． ４．３利用锚喷支护加固顶拱围岩 敞开式ＴＢＭ在软弱围岩段施工时，可利用安装在 主梁上的锚杆钻机打锚杆支护顶部围岩，然后利用安 ［２］王梦恕，王占山．ＴＢＭ通过断层破碎带的施工技术［Ｊ］．隧 道建设，２００１（３）：１－４． ［３］ 朱玉峰，祝云川．大伙房水库输水工程查梁子不良地质段 装在连接桥上的混凝土喷射机械手，对围岩进行喷混 凝土作业，及时封闭围岩，防止围岩的风化和变形失 ・曼 ＴＢＭ施工对策分析［Ｊ］．水利建设与管理，２００７（５）：４５＿４７． （上接第１１页） 现危险征兆，及时处理。 ｈ．喷射混凝土时应注意以下几点：⑧喷射前要检 查作业地段的围岩，并清理浮石、危石等；⑥喷射机要 安放在围岩稳定区域，同时喷射作业地段应加强照明 和通风；⑥喷射时严格掌握好风压、水压，加强综合防 尘措施；⑧风嘴不准对人，以免射伤人。 ５质量与安全要求 ５．１安全要求 ａ．施工前对施工人员做好安全教育及技术交底。 ｂ．开挖采用短进尺、弱爆破的方式，分层、分块开 挖，最大限度减少对围岩的扰动，开挖后立即进行系统 及临时支护。 ５．２质量要求 ａ．测量人员及时进行测量放样与断面检测，为施 Ｃ．施工前首先进行排险工作，排险由上往下进 行，首先进行机械排险，然后进行人工排险，人工排险 时利用撬棍清理顶拱悬挂危石，顶拱危石排除完毕后 进行边墙部位危石清理。排险完毕，由安全员验收后 方可进行施工。 工质量提供技术保障。隧道开挖测量放样由测量工程 师负责，使用全站仪定点，水准仪控制标高，钢尺、钢钉 及红油漆画出开挖轮廓线，以保证开挖边线准确。 ｂ．增强质量意识，严格按照设计图纸、制定方案 及相关规范、质量标准进行施工，保证一次性验收 通过。 ｄ．导洞及阀室起拱线以上部位开挖过程中，在导 洞底部加工档石排架，防止顶部滑塌滚石伤人。 ｅ．严格按照制定的开挖、支护流程进行施工，保 证施工人员一直位于安全区域，严禁冒进。 ￡严格按照相关技术标准及要求进行锚喷支护 施工，做到支护一区，安全一区。 ｇ．锚杆作业中，要密切注意观察围岩或喷射混凝 土的剥落、坍塌。清理浮石要彻底，施工中，要及早发 ６结语 分水江１号地下检修阀室的施工属该标段关键线 路，采用“提前起坡、导洞先行、一坡到顶、分层分块、 人工出渣、及时支护”的施工方案，安全、快速完成了 检修阀室开挖支护，节约了直线工期，可以为其他类似 工程提供借鉴。 ・１５・