姜波

摘要：本項目位于蘭州市城關(guān)區(qū)，項目施工所在地為軍事管制區(qū)，包含洞庫和營房工程。洞庫工程所在位置均為全風(fēng)化泥巖，主洞為強(qiáng)～中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，圍巖等級Ⅴ級。洞庫圍巖級別差，且主洞開挖斷面較大;引洞不同斷面結(jié)構(gòu)多，掘進(jìn)時工序轉(zhuǎn)換頻繁。洞庫工程為制約本項目工期的關(guān)鍵工程，因此是本項目的重難點(diǎn)工程。

Abstract： This project is located in Chengguan District， Lanzhou City. The construction site of the project is a military control area， including caves and barracks. The location of the cave storehouse is all weathered mudstone， the main cave is strong to moderate weathered sandy mudstone， and the surrounding rock is grade Ⅴ. The level of surrounding rock in the cave tunnel is poor， and the excavation section of the main tunnel is large; there are many different cross-section structures in the approach tunnel， and the process conversion is frequent during excavation. The cave project is a key project that restricts the construction period of the project， so it is the most difficult project of the project.

關(guān)鍵詞：洞庫;開挖方案;超前支護(hù)技術(shù);雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工法;施工工藝

Key words： cavern;excavation scheme;advanced support technology;double-side guide pit construction method;construction technology

中圖分類號：TV554+.9;TU94+2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）01-0167-03

1 ?概述

本項目位于蘭州市城關(guān)區(qū)，城關(guān)區(qū)境位于蘭州盆地的東部，屬祁連山褶皺系的東延部分，黃河由西向東貫穿其間，將城區(qū)分割為南北兩部分。黃河以北為丘陵溝壑區(qū)，自北而南呈羽狀伸向黃河，將整個北部山區(qū)分割呈梁峁丘陵。海拔1600～2032m。黃河以南南部皋蘭山山地，海拔1900～2171m，其上為大面積黃土覆蓋，厚度約200m左右，山坡坡度較陡，一般15°～25°左右，頂部緩坡地帶部分為林地。蘭州城關(guān)區(qū)氣候干燥，降水量少，蒸發(fā)量大，光照充足，太陽輻射強(qiáng)，年日照2607小時，日照百分率59.4%，氣溫的年周期變化7月最高，平均22.2℃元月最低，平均為-6.9℃，無霜期179天，年平均風(fēng)速2.8m/s，年最大風(fēng)速21m/s，年降水量少，年際變化率大，季節(jié)分配不均，降水一般集中在4～9月，為284.3mm，占年總量的86.7%，尤其在7～9月，降雨量為192.8mm占年降水量的60.5%，年平均蒸發(fā)了為1437.7mm，為降水量的4.4倍。地表水主要為雨洪季節(jié)封閉洼地中匯集的大氣降水。地下水主要為基巖裂隙水，水量貧乏。

洞庫工程所在位置均為全風(fēng)化泥巖，主洞為強(qiáng)～中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，圍巖等級Ⅴ級。項目施工所在地為軍事管制區(qū)，包含洞庫和營房工程，洞庫工程包含2個洞庫和接進(jìn)道路等附屬工程。其中KD-1洞庫引洞長413.11m，主洞長345.51m，建筑面積6309.1m2，主洞使用面積3593.3m2;KD-2洞庫引洞長395.87m，主洞長327.98m，建筑面積5982.35m2，主洞使用面積3410.99m;接進(jìn)道路長935m，寬3.5m，采用瀝青混疑土路面。道路兩側(cè)各設(shè)一條石砌泄洪明溝和一條石砌排水明溝，穿過道路的排水系統(tǒng)用圓管暗溝相連。主洞使用面積3410.99m2，坑道結(jié)構(gòu)形式為貼壁式被覆，初期支護(hù)采用噴錨支護(hù)。

2 ?工程重難點(diǎn)分析及應(yīng)對措施

2.1 工程特點(diǎn)

①本項目主要包含2個洞庫。洞庫掘進(jìn)長度短，其中KD-1洞庫引洞長411.8m，主洞長346.8m，KD-2洞庫引洞長394.56m，主洞長329.28m，屬于常規(guī)性工程。

②洞庫工程所在位置均為全風(fēng)化泥巖，主洞為強(qiáng)～中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，圍巖等級Ⅴ級，圍巖級別差，且主洞開挖斷面較大;引洞不同斷面結(jié)構(gòu)多，施工時工序轉(zhuǎn)換頻繁。

③本項目施工內(nèi)容涵蓋了土建、電氣工程、火災(zāi)報警、給排水、暖通、消防等工程，工程系統(tǒng)復(fù)雜，專業(yè)性強(qiáng)，協(xié)作單位多，各專業(yè)工種之間的穿插協(xié)作極為頻繁。

2.2 工程重難點(diǎn)和分析對策

洞庫圍巖級別差，且主洞開挖斷面較大;引洞不同斷面結(jié)構(gòu)多，掘進(jìn)時工序轉(zhuǎn)換頻繁。洞庫工程為制約本項目工期的關(guān)鍵工程，因此是本項目的重難點(diǎn)工程。主要對策措施如下：

①進(jìn)場后首先組織2個洞庫進(jìn)行施工，均采用雙端掘進(jìn)，確保工期兌現(xiàn)。

②嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、勤量測、早成環(huán)”的原則組織施工，確保施工安全。

③加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報和監(jiān)控量測工作。

④選擇合理的開挖方法，引洞采用下導(dǎo)洞適度超前全斷面方法開挖，主洞采用分臺階預(yù)留核心土開挖。

⑤將洞庫工程納入項目風(fēng)險管理，編制專項安全方案，組織施工人員進(jìn)行學(xué)習(xí)，加強(qiáng)安全教育培訓(xùn)和應(yīng)急演練，積極主動預(yù)防。

3 ?總體施工方案

3.1 施工安排

本洞庫明挖段、明挖暗埋段采用分級放坡開挖法施工;暗挖段引洞采用上下臺階法、主洞采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，無軌運(yùn)輸出碴。鋼筋、鋼架由鋼筋加工廠集中加工，運(yùn)輸至作業(yè)面現(xiàn)場安裝;混凝土采用商品混凝土，運(yùn)輸至現(xiàn)場泵送入模。

3.2 施工技術(shù)方案

本工程重難點(diǎn)施工技術(shù)方案包括洞庫進(jìn)洞施工方案、主洞開挖施工技術(shù)方案。本洞庫進(jìn)洞均采用大管棚超前支護(hù)進(jìn)洞，進(jìn)入暗洞后采用上下臺階法開挖。

3.2.1 進(jìn)洞施工方案

進(jìn)洞開挖前，首先測量放出邊、仰坡開挖線，仰坡坡腳2m外應(yīng)施作臨時排水溝（排水溝采用C20混凝土或M10漿砌片石施工，結(jié)構(gòu)尺寸為60cm×60cm梯形排水溝）。洞口邊、仰坡段施工時，土質(zhì)巖體采用挖掘機(jī)縱向分段自上而下分層開挖。人工整修邊仰坡，邊坡坡率為1：1.1，仰坡坡率為1：1，按設(shè)計要求一次到位，挖掘機(jī)配合自卸車裝運(yùn)棄渣。

洞口段邊仰坡整修到位后，加固采用4m長的Φ25砂漿錨桿沿邊、仰坡按1m×1m間距梅花型布置，再掛設(shè)？準(zhǔn)8鋼筋網(wǎng)格間距20×20cm，最后施作C20噴射混凝土厚15cm，邊仰坡噴射混凝土內(nèi)應(yīng)設(shè)置泄水孔。

洞庫進(jìn)口均為全風(fēng)化泥巖，巖體破碎，穩(wěn)定性差，地質(zhì)條件較差，采用Ф108洞口長管棚進(jìn)洞，用每節(jié)長4m～6m的熱軋無縫鋼花管（Ф108mm，壁厚6mm），于洞庫拱部及起拱線下1m范圍內(nèi)，環(huán)向間距中至中40cm，外插角為1～3°布置。大管棚一般施工的主要工序為：施工準(zhǔn)備→架設(shè)拱架→安裝導(dǎo)向管→澆筑導(dǎo)向墻混凝土→鉆孔、清孔、驗孔→安裝管棚→注漿→結(jié)束。流程圖見圖1。

3.2.2 進(jìn)洞施工方案

KD-1，KD-2洞庫施工是全線的控制性工程，由于工程所在位置均為全風(fēng)化泥巖，主洞為強(qiáng)～中風(fēng)化泥巖，圍巖等級為Ⅴ級，且地下水主要為基巖裂隙水，水量貧乏，圍巖特性不易爆破，全洞開挖采用無爆破機(jī)械開挖。主洞采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖法（進(jìn)洞后可根據(jù)實際圍巖情況調(diào)整），每循環(huán)開挖進(jìn)尺1.2m。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工序詳見示意圖2，具體工序如下。

①第1步：首先要對洞庫施作超前支護(hù)，這就要對上一循環(huán)架立完成的鋼架進(jìn)行充分利用，即先用機(jī)械對圖2中①部進(jìn)行機(jī)械開挖作業(yè)，在其上噴8cm厚度的混凝土封閉掌子面，并初噴4cm厚度的混凝土作為圖2①部導(dǎo)坑附近的初期和臨時支護(hù)，同時在上面架設(shè)I18臨時鋼架與I20b鋼架，且要設(shè)置鎖腳鋼管。在鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿后，再復(fù)噴混凝土使施工達(dá)到設(shè)計厚度。

②第2步：在圖2①部施工一段時間距離后，對圖2②部進(jìn)行機(jī)械開挖，噴厚度為8cm的混凝土封閉掌子面，并在導(dǎo)坑附近要初噴厚度為4cm的混凝土，并架設(shè)I18臨時鋼架與I20b鋼架。在鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿后，再復(fù)噴混凝土使施工達(dá)到設(shè)計厚度。

③第3步：充分利用上一循環(huán)架立鋼架，對施作洞庫進(jìn)行超前支護(hù)，對圖2③部進(jìn)行機(jī)械開挖，相關(guān)步驟與工序與圖2①部相同。

④第4步：開挖圖2④部，相關(guān)施工工序與步驟與圖2②部操作相同。

⑤第5步：充分利用上一循環(huán)架立鋼架，對施作洞庫進(jìn)行超前支護(hù)，對圖2⑤部進(jìn)行機(jī)械開挖，在其上噴8cm厚度的混凝土封閉掌子面，并初噴4cm厚度的混凝土，此時鋼架架設(shè)要采用I20b拱部鋼架，最后在鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿后，再復(fù)噴混凝土使施工達(dá)到設(shè)計厚度。

⑥第6步：充分利用上一循環(huán)架立鋼架，對施作洞庫進(jìn)行超前支護(hù)，對圖2⑥部進(jìn)行機(jī)械開挖，并對導(dǎo)坑附近做初期及臨時支護(hù)，具體工序和步驟與圖2⑤部操作相同。

⑦第7步：此時要對圖2⑦部進(jìn)行機(jī)械開挖，并對其噴厚度為8cm的混凝土來封閉掌子面，并在上面安裝架設(shè)I18橫撐。

⑧第8步：對圖2⑧部進(jìn)行機(jī)械開挖，同樣要噴厚度為8cm的混凝土來封閉掌子面。在導(dǎo)坑底部，要初步噴厚度為4cm的混凝土，同時要安裝架設(shè)I20b鋼架并使鋼架封閉成環(huán)，最后要復(fù)噴混凝土，使其能達(dá)到設(shè)計厚度。

⑨第9步：此時要對二次襯砌施工已經(jīng)完成部分的兩側(cè)壁底部單元進(jìn)行逐段拆除工作，范圍是6～8m之間。

⑩第10步：對圖2IV部的仰拱進(jìn)行混凝土灌注，并對圖2IV部的洞庫進(jìn)行填充，此時要注意仰拱灌注與隧底填充理應(yīng)分次施工作業(yè)完成。

？輥？輯？訛第11步：最后，要充分以監(jiān)控量測結(jié)果為依據(jù)，對之前架設(shè)的I18臨時鋼架與橫撐進(jìn)行拆除，并充分利用襯砌模板臺車，盡快做到一次性就完成圖2V部襯砌的灌筑工作，此時要注意，襯砌與拱墻要在共同進(jìn)行施工作業(yè)。

3.3 施工作業(yè)相關(guān)注意事項

必須要注意要始終堅持洞庫施工的基本原則，即“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”。一是要盡量采用小炮開挖或者人工進(jìn)行開挖作業(yè)，并對每次裝藥量進(jìn)行嚴(yán)格精準(zhǔn)的控制。二要始終保證鋼架基礎(chǔ)的穩(wěn)定，對工序出現(xiàn)變化處的鋼架應(yīng)同時架設(shè)鎖腳鋼管。三是要根據(jù)施工機(jī)具和人員等具體情況對開挖的導(dǎo)坑寬度與設(shè)置臺階的高度進(jìn)行靈活調(diào)整。四是在對臨時鋼架拆除過程中要始終堅持拆除進(jìn)度不能大于10m。五是要根據(jù)相關(guān)規(guī)范與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)圖的要求，對洞庫情況進(jìn)行實時監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時判斷分析洞身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定情況，靈活調(diào)整支護(hù)參數(shù)，避免出現(xiàn)意外或事故，在確保工程進(jìn)度不斷推進(jìn)的同時保障施工作業(yè)人員的安全。

4 ?結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們開始將注意力由地上轉(zhuǎn)入地下。然而傳統(tǒng)的洞庫施工工藝在經(jīng)濟(jì)性、安全性方面均無法達(dá)到人們的要求。由此，新的洞庫施工工藝及施工方法也不斷涌現(xiàn)。本文中提到的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)遵循“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”的原則，結(jié)合大管棚超前支護(hù)，較好解決了不良地質(zhì)條件下洞庫開挖安全性的難題，同時也是施工安全的重要保障，為該類地下工程開挖提供了參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄔勝群，翟麗娟.大海則煤礦主斜井開挖方案研究[J].西部資源，2019，88（01）：97-100.

[2]程喜貴.濕陷性黃土隧道工程的特點(diǎn)與基底處理技術(shù)分析[J].中國公路，2018，523（15）：113-114.

[3]樊超偉，趙曉寬，王俊杰.探析工民建深基坑開挖與支護(hù)施工技術(shù)[J].中國科技投資，2017（6）.

[4]章朝峰.某水電站地下廠房洞室開挖方案優(yōu)化[J].科技風(fēng)，2017（19）：172.

[5]王素海[1].淺談大斷面軟弱圍巖隧道段斜井進(jìn)正洞挑頂施工工藝[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2008（22）.

[6]申劍，陳德斌，夏真榮，等.一種軟弱圍巖超大斷面隧道開挖支護(hù)結(jié)構(gòu)及其施工方法.