【摘要】輸水洞總長609.173m，內徑2.2m，襯砌厚度0.4m，洞子開挖外徑3.2m，洞徑較小，一般開挖設備難以進洞施工，且輸水洞和已建成的泄洪沖沙洞的軸線中心相距16.85m，給施工帶了一定的難度。
　　【關鍵詞】輸水洞 小斷面 開挖
　　1、概述
　　亭口水庫工程位于陜西省咸陽市長武縣境內，屬于綜合利用的Ⅱ等大(2)型工程。水庫正常蓄水位893.0m，最大壩高49m，總庫容為2.47億m3，設計供水流量為3.6m3/s，電站裝機1.89MW，年發電量618萬kW·h。該工程樞紐由大壩、溢洪道、泄洪排沙洞、輸水洞、壩后電站等五部分建筑物組成。
　　輸水洞總長609.173m，由進口引渠、進水塔、壓力洞身段及4條岔洞等組成，輸水洞0+060至0+150段采用鋼襯，其余為鋼筋砼襯砌，內徑2.2m，襯砌厚度0.4m，洞外徑3.2 m，輸水洞進口緊鄰泄洪排沙洞進口布置，兩洞軸線中心相距16.85m，前20m平行于泄洪洞軸線，其后以30.872°轉角從溢洪道泄槽底部穿過，設計最大引水流量11.1m3/s。工程計劃開工日期為2011年10月28日，完工日期為2013年4月28日，其中放水塔2012年8月30前完成，總工期為549日歷天。
　　2、施工總體規劃
　　施工總體上分兩個工作面，輸水洞進口工作面和輸水洞出口工作面。
　　輸水洞進口工作面以放水塔為關鍵工作，保證在2012年8月30前完成放水塔(包括閘門安裝)的施工，主要工作內容包括輸水洞進口處的土石方開挖支護，進口段洞子開挖襯砌(考慮到進口段鋼管襯砌施工的方便，將輸水洞0+000至0+160洞的開挖及輸水洞0+000至0+150段的襯砌安排在放水塔施工前完成)，該段洞子開挖襯砌完成后即進行放水塔的施工，并確保2012年8月30前節點工期的實現。
　　輸水洞出口工作面以輸水洞及支洞的開挖和襯砌為關鍵工作，為了做到資源的綜合利用，在進口工作面明挖及洞挖完成后，及于2012年1月1日起開始出口段的開挖施工。為了增加工作面改善施工條件，結合現場實際情況，先開挖4#岔洞，4#岔洞完成后開挖1#岔洞及主洞，主洞開挖完成后開挖3#岔洞和2#岔洞，等輸水洞后半段及各岔洞開挖全部貫通后，由內向外依次進行洞身及岔洞砼襯砌。
　　3、小斷面、長隧洞開挖施工技術
　　3.1施工方案
　　本工程隧洞設一個開挖施工隊，進場后先從進口工作面開挖，待挖至輸0+000～0+160時(這樣即方便了0+090至0+160鋼襯段的施工，也不影響進水塔的施工進度)，再從出口工作面向中間掘進施工，先開挖4#岔洞，待4#岔洞貫通后再施工1#岔洞及主洞，這樣為下一步主洞開挖出渣提供方便，主洞貫通后開挖2#、3#岔洞。
　　輸水洞洞室主要為局部穩定性差的Ⅲ類微風化礫巖，巖層近水平，裂隙不發育，只有1#和4#岔洞位于Ⅳ類圍巖中，根據圍巖特點和開挖斷面尺寸及現場施工條件，對開挖的方案進行了認真詳細的分析比較后，最后確定采用YT28手風鉆鉆孔、非電毫秒微差爆破掘進方案，支護緊隨開挖循環進行，周邊光面爆破，出渣采用WZL-60型履帶式挖掘裝載機(外形尺寸4740×1550×1720mm)裝渣，農用三輪車出渣至洞外集渣，3m3裝載機配合15t自卸車洞外運輸至棄渣場。對輸水洞進口段在開挖前先進爆破試驗，采用短進尺(初定為1m)，弱爆破，增加工作循環，減少裝藥量的開挖方案，施工時在泄洪排沙洞內進行振動測試，根據振動測試結果調整爆破進尺和裝藥量。
　　3.2 爆破設計
　　輸水洞洞身段及4條岔洞開挖斷面均為圓型，洞身的圍巖主要是Ⅲ類圍巖和Ⅳ類圍巖，開挖直徑為3.2m，采用人工手風鉆全斷面開挖，周邊采用光爆，每循環進尺控制在3.0m左右，巖體較破碎時采用短進尺，強支護的方法，每循環進尺控制在2m以內。洞身噴錨支護根據巖石情況按設計圖紙，針對不同圍巖采用不同的支護方式，隨開挖一并進行支護工作。開挖斷面爆破布孔設計見圖1，輸水洞洞身段爆破參數見表1。
　　圖1 開挖斷面爆破布孔設計圖(單位：cm)
　　表1 輸水洞洞身段爆破參數表

炮孔編號		T1-T6	B1-B12	D1-D3	G1-G16	合 計
炮孔名稱		掏槽孔	崩落孔	底孔	光爆孔
炮孔個數		6	12	3	16	37
炮孔深度(m)		3.2	3.0	3.0	3.0
炮孔間距(cm)		70	60	70	50
每  孔 裝藥量	卷 數	9	8	8	4
	重量(kg)	1.8	1.6	1.6	0.8
總裝藥量(kg)		10.8	19.2	4.8	12.8	47.6
說明：初選爆破參數根據實際爆破效果和巖石情況作調整。

　　注：炸藥單耗：2.35kg/m3，每循環開挖自然方量：20m3;鉆爆作業時，應根據地質條件隨時修正爆破參數，以期達到最佳爆破效果。
　　每循環掘進時間見表2。
　　表2 掘進循環時間表(循環進尺3.0m)

作業項目	測量	鉆孔	裝藥起爆	通風排險	出渣	初期支護	合計
作業時間（h）	0.5	2.0	1	1	4.5	2.5	11.5

　　3.3洞室開挖施工方法
　　采用手風鉆鉆孔時，提前設計加工1臺鉆爆臺架，人工轉運就位和撤離。作業前，先就位鉆爆臺架，在臺架上完成布孔、施鉆、裝藥、檢查等工序。
　　采用人工操作手風鉆造孔，造孔時加強洞內通風，以降低廢氣、粉塵;在鉆機支架上設置高壓水霧裝置，鉆孔過程中噴霧降塵;加強鉆孔作業人員的勞動保護。
　　出渣采用WZL-60型履帶式挖掘裝載機裝渣，農用三輪車出渣至洞外集渣，3m3裝載機配合15t自卸車洞外運輸至棄渣場。
　　3.4支護方案
　　洞內支護施工緊隨開挖循環進行。錨桿鉆孔用YT-28手風鉆造孔，在自制的鉆孔作業臺車上操作，鉆錨桿孔與爆破孔穿插進行。如遇巖體破碎帶，采取隨開挖、隨支護。噴砼采用濕噴法，選用CPS2000型混凝土濕式噴射機;噴砼由人工現場編制掛網、噴射，混合料在洞外集中拌制，砼運輸車運至洞內;型鋼鋼架在洞外綜合加工廠分片制作，現場人工拼裝、安設。拱頂部位先噴射一層3～5cm厚度的砼，再進行錨桿、掛網砼噴護。洞內支護先進行鋼支撐后進行錨桿掛網砼噴射。
　　4、輸水洞砼襯砌施工
　　輸水洞襯砌時全斷面砼一次澆筑，采模板用定型鋼模板拼裝，鋼拱架支撐。定型鋼模板由直徑2.2m的兩個半園形成的定型鋼模拼裝而成，面層厚度不小于4mm，每段定型鋼模長度約1.5m，內部采用鋼拱架支撐。鋼拱架在施工現場加工，拱圈選用80mm槽鋼(間距1m左右)，其余結構材料采用Φ48mm鋼管，一副完整拱架由三等塊小拱架組拼成，架設固定后，拱架之間利用鋼管連接，使其成為統一剛體，然后測量校核微調加固，最后安裝檔頭模板。模板安裝前，首先測量放線，關鍵部位可多設控制點，依據測量成果和施工規范進行安裝。經復測合格后加固穩定。每次安裝模板前，將模板表面粘結的雜物清理干凈并刷涂脫模劑。襯砌混凝土的堵頭模板，采用組合木模板，現場拼裝。
　　每澆筑段按9m控制，每3m在斷面頂部處布置砼入倉孔，入倉孔直徑0.2m。安裝、校核、固定模板完成，最后安裝檔頭模板。輸水洞拱架結構圖詳見圖2全斷面圓洞拱架結構示意圖。
　　輸水洞砼采用JC6砼罐車(6m3)水平運輸，HBT60砼泵入倉(輸水洞長609m，前300m從輸水洞進口位置處泵送，以后從輸水洞出口位置處泵送)，插入式振搗器及附著式振搗器振搗。
　　圖2.2.4.5-4 全斷面圓洞拱架結構示意圖
　　5、施工難點重點的解決措施
　　5.1 輸水洞進口段的開挖措施
　　本標段輸水洞進水塔與目前已建成的泄洪排沙洞放水塔平行布置,塔身距離僅5.75m;輸水洞進口段緊鄰泄洪排沙洞進口布置，兩洞軸線中心相距16.85m，開挖斷面洞壁相距僅10.4m，前20m平行于泄洪洞軸線，目前泄洪排沙洞全部鋼筋砼襯砌和灌漿施工已經結束。根據規范鄰最近建筑物最小爆破安全距離不小于30m的規定，進水塔基礎和輸水洞前20m的洞身石方開挖不能采用常規的爆破開挖方法。
　　解決措施：根據目前現場的實際情況，我公司針對這種特殊作業環境，洞口明挖采用液壓破碎錘破碎和反鏟挖除、小藥量控制爆破相結合的開挖方法，盡量減少爆破振動對泄洪建筑物的影響。
　　對輸水洞平行于泄洪洞段在開挖前先進爆破試驗，采用短進尺(初定為1m)，弱爆破，增加工作循環，減少裝藥量的開挖方案，施工時在泄洪排沙洞內進行振動測試，根據振動測試結果調整爆破進尺和裝藥量。
　　5.2主洞與岔洞交叉部位的開挖
　　輸水洞出口段1#～4#岔洞，位于不穩定的Ⅳ類圍巖中，4條岔洞在平面上平行布置，在立面上均處于同一高程面，且開挖斷面洞壁距離僅為6.1m～9.6m，另外4條岔洞與主洞在平面上均為斜向相交，在交接部位下游側均為銳角，容易坍塌、不利于成洞和洞身開挖安全。
　　對此采用的對策為：4個岔洞分別開挖，先進行4#岔洞的開挖、完成后進行1#岔洞的開挖，待主洞開挖貫通后進行2#岔洞開挖，2#岔洞開挖支護完成后進行3#岔洞開挖。并采用如下的施工措施：
　　(1)在洞中開岔洞口時，采取超前錨桿預支護、小導洞超前，淺孔多循環爆破,淺孔密孔小藥量逐層擴大開挖等措施，及時做好支護，并加強監測。
　　(2)合理應用光面爆破等控制爆破技術，確保開挖輪廓，減少開挖對圍巖及相鄰建筑物的影響。
　　(3)加強圍巖變形觀測，正確指導施工。
　　(4)為降低爆破對圍巖的影響，施工中需采用預留保護層、預裂縫保護以及合理安排施工間隔時間等施工措施，開挖前應進行爆破測試，指導爆破設計，確保圍巖安全。
　　(5)當遇到不良地質時，及時根據圍巖情況調整循環進尺，先按1～2m進尺進行開挖。如果仍不能保證穩定時，采取兩側開挖，中間預留支撐巖柱的方案進行開挖施工。中間巖柱在兩側支護完成后，先進行頂部開挖并完成支護后再進行下部巖體開挖。
　　如果預留巖柱強支護仍不可以保證穩定時，向監理提交詳細的施工及地質資料，申請縮小斷面開挖方案以保證洞室開挖穩定。每循環炮爆破后進行安全處理。
　　(6)在洞與洞的交叉部位進行以超前錨桿為主的支護，在交叉口二倍洞徑的洞段范圍內采用淺孔多循環短進尺的方式開挖。隧洞口、洞室交叉口均進行鎖口加固，并對先開挖的隧洞進行加強支護。
　　(7)加強隧洞口、洞室交叉口和緊臨洞室圍巖原型觀測資料的收集、分析，適時支護和加強支護提供科學依據，在嚴密的施工安全監測控制下展開施工，確保岔洞口穩定。
　　6、結束語
　　小斷面輸水洞開挖的關鍵問題是解決出渣問題，本文出渣采用WZL-60型履帶式挖掘裝載機(外形尺寸4740×1550×1720mm)裝渣，農用三輪車出渣至洞外，又提前開挖4#支洞，提高了工作效率，加快了施工進度，成功的解決了小斷面輸水洞出渣問題。
　　輸水洞進口段前20m和已建泄洪排沙洞軸線中心相距僅16.85m，開挖斷面洞壁相距僅10.4m，在施工中采用短進尺(初定為1m)，弱爆破，增加工作循環，減少裝藥量的開挖方案，施工時在泄洪排沙洞內進行振動測試，根據振動測試結果調整爆破進尺和裝藥量。保證了施工安全。