辽宁省大伙房水库输水工程隧洞长85.32km, 开挖洞径8.00m, 为一超长水工隧洞。隧洞掘进采用TBM为主, 钻爆法为辅的联合施工方案。TBM2标段全长22464.25m, 中间设13#、14#、15#三个辅助施工支洞。
为了保证T B M高速掘进时的供料, TBM2-1施工期间, 所有的喷射砼、现浇仰拱砼、锚杆、拱架等支护材料从15#支洞进料, TBM2-2、TBM2-3施工时, 喷射砼和现浇仰拱砼分别由13#、14#支洞处投料孔供料, 支洞只供应其它支护材料及油脂等材料。
1 投料孔的施工
分别在59+505设置14#投料孔, 钻孔直径为600mm, 孔深130米, 在51+900设置13#投料孔, 钻孔直径为600mm, 孔深204米, 混凝土由大型拌和站生产, 混凝土直接从投料孔投入主洞的混凝土运输罐中, 并在投料孔底部设置缓冲装置, 同时对混凝土在运输罐中进行二次搅拌, 以改善混凝土的质量。投料孔布置考虑运输的影响, 在投料孔处设置会车道, 接料车不影响主洞其它车辆通行。
(1) 竖直投料孔设计。竖直投料孔结构组成主要有接料仓、井身、投料管、缓冲器等部分, 投料孔管子下双管。
(2) 投料孔井底附属工程设计。考虑在投料孔的使用过程中, 经常有混凝土溅落在接料线上, 且投料运输系统冲洗要产生大量的废水废碴, 加之投料孔外壁地下水的排放, 因此在井底设计完善的排水系统。主要包括截水沟、排水沟、小型水仓 (兼沉淀池) 等。
2 投料口导洞施工
13#、14#导洞与主洞相交地段围岩类别为Ⅲa, 采用新奥法全断面开挖, 初期支护一般地段采用锚喷支护。结合隧道工程地质和水文地质条件, 并考虑到导洞施工开挖对主洞侧壁稳定性的影响, 导洞施工以“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”作为施工的指导方针, 以确保施工使用安全。
导洞开挖采用多功能作业台架人工钻爆法施工, 非电毫秒雷管光面爆破;光爆参数为:周边眼间距45cm~50cm, 最小抵抗线70cm~80cm, 周边眼装药集中度0.25kg/m, 采用斜眼掏槽。出碴采用装载机装碴, 小型自卸汽车运输。开挖进尺控制在2m左右。开挖完成后, 初喷砼5cm, 检查修整断面, 按设计施作L=200cm的Φ22早强砂浆锚杆, 挂钢筋网、复喷砼至设计厚度。
初期支护采用锚网喷施工工艺以确保导洞施工、使用安全。初期支护参数如下。
初喷砼厚度5cm, 锚杆采用φ22螺纹钢, L=200cm, 钢筋网采用@20×20cm、φ8钢筋, 复喷至1 5 c m。粗骨料粒径不大于15mm。中砂或粗砂细度模数大于2.5, 含水率5%~7%。喷砼方法采用湿喷。用高压水冲洗受喷面, 当受喷面遇水易泥化时, 用高压风吹净岩面。喷射作业分段、分片、分层, 由下而上顺序进行, 有较大凹洼处, 先喷射填平。人工预先调动液态速凝剂计量泵调节表盘, 设定流量, 由自动计量掺入设备在喷嘴处掺入。喷嘴与岩面垂直, 距受喷面0.8 m~1.2 m, 呈螺旋移动。掌握好风压与水压, 减少回弹和粉尘, 风压力0.5 M P a~0.7 M P a。
砂浆锚杆造孔后, 先装入水泥药卷, 再插锚杆, 待水泥药卷终凝后, 安装孔口垫板;开挖初喷后尽快安设锚杆, 然后挂网复喷至设计厚度。锚杆原材料规格、长度、直径符合设计要求, 锚杆杆体除油。锚杆孔位、孔深及布置形式符合设计要求, 水泥砂浆强度不低于C20, 水泥用普通硅酸盐水泥, 砂用中细砂, 粒径不大于3mm。锚杆孔距允许误差±150mm。杆体插入锚杆孔时, 保持位置居中, 砂浆W/C符合设计要求, 锚杆杆体外露不大于喷层厚度。有水地段先引出孔内的水或在附近另行钻孔再安装锚杆。锚杆孔内砂浆或水泥浆饱满密实, 砂浆或水泥浆内添加适量的微膨胀剂。锚杆垫板与孔口砼密贴, 随时检查锚杆头的变形情况, 紧固垫板螺帽。
钢筋网钢筋直径为φ8, 网格为20×20cm安装时搭接长度不小于10cm。人工铺设, 利用锚杆和钎钉连接牢固。喷砼时, 减小喷头至受喷面距离和风压以减少钢筋振动, 降低回弹。钢筋网喷砼保护层厚度不小于2cm。
在隧道施工中, 及时准确地进行施工测量, 能很好地控制好隧道走向及超欠挖。施工测量坚持“测量双检”、“换手测量”等行之有效的测量制度, 严格执行“三级复核制”。隧道开挖和衬砌放样都严格使用批准的洞口投点、导线点 (或置镜点) 和水准基点。控制测量采用GPS全球定位系统, 确保隧道贯通误差在规范要求范围内, 每开挖400m进行一次高精度复核测量, 使准确进行隧道控制 (导线) 测量得到保障。
开挖工序每个掘进循环长度的中线、水平均使用仪器测设中线点及水平点, 并做出书面交底;二次衬砌砼工程在衬砌台车就位前后, 采用仪器设置和检查中线、水平及各部分尺寸。所有开挖工序在开挖前, 都采用断面支距法准确划出设计轮廓线, 严格控制超欠挖, 开挖工作完成后及时测量并绘出断面图。隧道开挖贯通后, 立即由精测队进行贯通测量, 贯通误差的测定及调整和测设, 严格按照隧道施工规范进行。
监控量测是新奥法施工中不可缺少的一项技术内容, 是监视围岩和支护稳定性的重要手段, 是判断设计、施工是否正确合理的主要依据, 是监视施工是否安全可靠的眼睛。为了更精确更迅速的了解围岩的动态变化, 判定其稳定性, 从而保证施工安全, 施工过程中采用WILDTC1800型全站仪进行无尺量测。
首先做好洞口排水沟、洞顶截水沟, 洞口排水系统畅通, 确保洞外地表水不流入洞内。
洞内管道排水每500m设一抽水泵站, 分段截排, 防止已衬砌段水流流向掌子面而影响施工, 增加排水工作量。设2路Φ150钢管作为排水管, 泵站设于车行横洞内, 每泵站配置2台抽水机, 其中一台作为备用, 负责上、下行隧道的施工排水。每个掌子面设集水坑、潜污泵将掌子面杂散水流收集泵送至抽水泵站, 再通过排水管路将水抽至洞外污水处理池内处理。
洞口至第一个横通道SK64+400间施工时, 洞内排水利用潜污泵直接排至洞外;车行横洞开挖贯通后, 在横洞内泵站设水仓 (共计5处, 水仓长×宽×高=5×3×2m) , 水仓内设置液位继电器, 实现自动控制, 同时设置自动报警装置通知值班室内值班人员, 确保及时排水, 水仓停止使用后用砼回填处理。
已衬砌段排水沟槽内水流在水仓位置采取拦截办法, 使其汇流入水仓, 避免其汇集于掌子面。洞内未衬砌段两侧挖临时排水沟, 防止车道积水和水漫流, 影响运输效率和文明施工。
3 结语
长大山岭隧道为实现长隧短打, 设置必要的深孔投料孔竖井进行井下衬砌砼施工是非常有必要的, 它能有效地缓解工期压力。大伙房输水隧道投料孔竖井施工模式的应用证明, 长大隧道投料孔竖井施工配套技术是成功的。
摘要：通过对大伙房水库输水工程TBM2标段投料孔施工技术的浅析, 提出长大隧道投料孔施工的必要性、可行性、及可操作性, 对长大隧道类似辅助坑道设计与施工有一定的参考价值。
关键词：投料孔,施工,支护,技术