【摘 要】 较复杂地质条件下隧洞施工技术和进度控制一直是隧洞施工的关键难题。特别是小断面长距离引水隧洞，运行中承受高流速、大流量、糙度、施工质量要求高，工期容易拖延。本文叙述了沭水东调引水隧洞为了提高洞挖施工质量和进度而采取的措施，包括优化开挖断面、采用机械出渣；加强打钻风力供应；增加通风排烟设备，采取接力方式通风；提高光面爆破效果；合理安排洞内支护，尽量减少对洞挖的影响，并对措施的可行性进行了分析。
　　

【关键词】 引水隧洞 优化断面 供风通风 支护施工进度 质量 工作面 开挖断面 措施
　　大型隧洞工程施工质量和进度控制是一项极其复杂的工作， 在大型隧洞工程中，质量和进度的控制是保证工程是否能够按期完成、节约工程成本和合理安排资源供应的重要依据，因此，需要对大型工程施工质量和进度计划问题进行研究。论文引入隧洞工程施工组织设计与施工管理领域，可以得到最乐观工期和最悲观工期，从而提高施工组织设计的现代化水平和效率。结合隧洞施工实际，现场考察复杂地质条件下钻爆掘进施工、帷幕管棚灌桨工作流程、钢拱架支护等隧洞工程建设工作，学习现场组织管理、专业队伍配备、施工材料选择等施工组织方案设计，并与中铁十四局、二十三局管理施工负责同志座谈，虚心听取工作介绍，交流建设、施工、管理经验方法。
　　1 工程概况
　　沭水东调引水隧洞主洞桩号3+900～22+268，长18368m；支洞六条、长4766m，为无压流隧洞，洞身为城门洞形，断面尺寸为3.4×3.0m加半圆拱，半圆拱直径3.4m。wwW.11665.cOm依据岩石类别确定复合衬砌和锚喷支护两类支护形式。工程采用钻爆法施工，采用全断面和台阶开挖结合的施工方式。本工程由浙江隧洞工程公司、中铁十四局、中铁二十三局，洞挖合同工期为32个月。根据已有地质条件推断，断层宽度大约为5～10m，考虑到断层产状不稳定，裂面扭曲、起伏较大，局部宽度可能达到20m，断层带主要组成物质为炭质泥岩，含砂岩透镜体夹杂松散泥土；破碎带内揉皱发育，岩体松散，稳定性极差，断层下盘分布岩石、硅质岩及泥灰岩，岩体以薄层至中层状为主，岩体破碎；沿下裂面地下水较丰富，断层破碎带及影响带岩石受地下水影响，性状极差，难以自稳。针对洞线长、洞室断面小长。小则是指断面尺寸在20平米以内，受断面尺寸限制无法在施工中运用高效的大型机械设备；长则受距离限制，带来供风、供电、排水、出渣等问题。同时这类隧洞也有单位长度开挖量和出渣量小，受地质影响较小、安全支护比较方便等优点，长隧洞一般具有断面形式改变较少、纵向坡度较小的优点。
　　2 引水隧洞的开挖及支护质量控制
　　针对地质条件复杂，开挖断面较小的特点，分别采用锚喷支护和复合衬砌两种支护方式。总监对施工质量的控制重点主要是对开挖施工措施和支护方案审批、对爆破质量和支护质量控制。对施工掌子面和已完成支护段变形勤观察，并将检查结果及时报现场监理和设计代表，以便及时采取措施。
　　2.1 隧洞开挖质量控制
　　为保证开挖不欠挖并且超挖控制在允许范围内，要求各承包商首先进行爆破专项方案的编制和会审，并在施工中首先进行光面爆破试验。对于爆破孔的布置、方向、装药量、起爆分段等，监理、施工、业主方及外聘专家共同参与研究，在施工现场共同对爆破参数结果进行分析研究，根据爆破实验，调整各种爆破参数，以取得最优的爆破效果。进尺作为一项重要的爆破参数，也应与循环时间协同考虑，以取得最佳的循环进尺。最终确定最优的爆破方案，并设计最优的爆破作业指导书，用于爆破施工参考；钻孔设备的选择，尽管二臂台车三臂台车钻孔的工作效率比手风钻钻孔高，但由于隧洞内间小，而且单位面积的钻孔数比大洞多，多臂钻的效率不能充分发挥，而手风钻可以通过采用长、短钎的作业方式或先导洞后扩挖的施工方法，充分发挥其优势，所以应优先选用手风钻。
　　在开挖掘进过程中，监理对各工序进行严格监控，为保证布孔准确，必须准确标定圆心、切点、顶点和底板边界点。爆孔的确定包括间距尺寸、方向和浓度。装药前要严格用高压风将钻孔内余渣清干净，以防塞管时卡孔然后将制作好的起爆体装入相应孔内，并严格毫秒起爆。
　　在施工中质量控制难点是地质较差的软岩石，为了减少成孔难度，避免坍孔，采用水循环跟管钻进，对于此类ⅳ、ⅴ围岩和地下水丰富的地

。开孔时钻机速度要慢，压力要小，根据地层及钻机情况随时调整钻压及钻速，以保证成孔精度，采用“短进尺，弱爆破、加密爆孔数、缩小间距” “先降水、再加固、短进尺、强支护、快封闭”的原则，钻进中要经常使用侧斜仪量测钻孔的偏斜度，发现偏斜超过要求及时纠正。钻进中如遇异常情况，应立即停钻查明原因。对于地下水丰富的洞段发生过炸药被水冲出的难题，采用先打排水孔将大量水排出，再采用木棒堵塞炮孔从而保证了炮孔质量。将因地质因素造成的超挖控制在最小范围内。软岩开挖施工在刚开始进洞应进行超前支护，待围岩硬化固结后，即可开挖洞室，隧洞开挖以人工为主，并辅以zl-50型装载机挖掘、配5t自卸汽车出渣。开挖进尺严格控制在0.5～1.0m以内。自开始进洞，按照设计要求及时设置钢拱架、挂网、系统锚杆、喷射混凝土；每隔0.5m布置一榀钢筋格栅拱架及垂直钢筋桁架。并加打锚杆、挂网和喷射混凝土。系统锚杆间距1.0m，使用25钢筋，l=4.5m，深入围岩4.0m，外露0.5m，梅花型布置；钢筋挂网φ6.5@200*200；系统锚杆、挂网与钢筋格栅相互焊接牢固。两榀拱架之间，使用φ20@400钢筋纵向连接，要焊接牢固。支承结构完成后，顶拱喷混凝土（c20）20cm。在开挖过程中，如遇拱部钢管露出，使用φ25钢筋把钢筋拱架和钢管焊成一体，使钢拱架，喷混凝土和钢管棚形成整体的支护体系，保证了与围岩紧密结合共同受力，从而进一步提高了 “围岩支护体系”的承载能力。
　　2.2 临时支护质量控制
　　隧洞区地质构造复杂，区内有局域性断裂通过，构造形迹主要表现为一系列ne向紧密褶皱，在工程设计和招标中就明确三方要据现场开挖实际情况，三方地质工程师均需到位，因地制宜的确实围岩类别，从面采用相应的支护措施。主要的临时支护措施有锚喷和钢支撑。在地下水较丰富和受不利结构面组合的洞段，采用钢支撑和锚杆支护，锚杆施工是重要控制点，一般采用2.5-3.0米锚杆。现场监理要指定锚杆位置和锚孔方向，并检查验收孔深和方向，现场监理要实行现场旁站监理，并及时作拉拔实验平行检验，确保每根锚杆质量符合要求。钢支撑质量控制首先要求承包商对接点进行加固处理，接头是钢拱架受力薄弱部位，钢拱架必须基础牢固并紧贴岩面，岩面与钢拱架间隙用8个的钢筋网填冲，增加受力点，钢拱架必须与锚杆连接成一个整体。对于无地下水地质条件较好的洞段，一般采用挂网锚支护，锚杆施工和喷护施工是重点，喷砼表面要平整，无夹层砂包、脱空、露筋等情况，在结构接缝部位喷层要有良好搭接，不存在贯穿性裂缝。 　　2.3 不良地质段的处理
　　在不良地质区段由于围岩较差或开挖支护不当受节理、构造破碎等影响易发生塌方。在隧洞施工过程中，由于围岩风化严重及软岩地段，裂隙发育及裂隙水严重的情况下造成隧洞塌方，塌方处理以外钢拱架支护回填砼进行锁口以防止塌方扩展，向塌方区内填渣，锁口砼处用纺织袋装渣封堵，同时设置4寸引水管3根长5米仰角大于45度贴紧岩襞放置，向锁口段封堵腔内回填砼应比正常拱高压20-30厘米，并在此以上放置钢筋并放置早强剂。待凝7天后进行短进尺小药量光爆开挖，随即连续钢拱架并进行二次衬砌砼施工，使之形成马蹄形钢筋砼后进行下一循环开挖，全塌方段打通后再进行导洞向前开挖，采用光爆扩洞开挖及超前导管、锚杆、钢拱架支撑等掘进措施直至无水渗漏、岩石变好的洞段再进行正常施工。（如图1）
　　2.4 管棚施工方法
　　（1）管棚施工准备工作：将洞内避车道处整平作为管棚施工材料堆放场地，在管棚起点掌子面做30cm厚的喷射混凝土防护墙，用以稳定掌子面并防止管棚注浆时浆液溢出，同时从管棚起点掌子面往外5m顶拱180˙范围打φ25系统锚杆，l=4.5m，间排距1.5m×1.5m，外露30cm，用以待第一段管棚安装就位与管棚挑出部分进行焊接连接以分担管棚部分挑梁荷载。（2）管棚定位为防止钻孔进入开挖断面，给以适当的上抬量30cm和外倾角度1.0°～2.0°，充分考虑到上抬量和外倾角度后，正确算出各钻孔位置，测量定出各钻孔的位置和倾角。（3）钻机就位使用工字钢制作成作业平台，将mk-5型钻机安放固定在平台上，连接管路，接通电源。钻孔检查合格后，将ф115钢管连续接长度装入钻孔内。钢管连接采用丝扣连接，丝扣长度不小于15cm。钢管按要求进行加工。加工时，首根钢管的端部加工成锥型。为保证浆液在各断面比较均匀分布，水泥浆液固

结围岩，提高围岩的自承能力；钢管全长打直径10.0mm的花眼，沿周长方向设4个，孔间距为30.0cm，梅花型布置；把事先加工好的钢管，以内外丝扣连接，逐根顶入孔内，要求管间丝扣连接牢固，相邻两根管丝扣位置错开至少1.0m，每个断面上丝扣总和小于50%。
　　3 混凝土施工质量控制
　　混凝土单元工程实行全过程质量控制共有五道工序组成，即基础面或施工缝处理工序；模板工序；钢筋工序；止水、伸缩缝和灌浆管安装工序；混凝土浇筑工序。在这五道工序中，监理工程师以钢筋和拱架制安、混凝土浇筑工序为重点控制。为确保施工安全和质量对部分洞段衬砌进行特殊处理。
　　3.1 工序质量控制
　　（1）基础面或砼施工缝处理、止水、伸缩缝和小导管灌浆工序验收，在验收过程中基础面应无松动岩石，地表水和地下水应封堵或引排，岩石面冲洗干净，无积水积渣杂物；砼表面无乳皮或毛面，表面冲洗干净，无积水，无渣杂物，软岩基面处理止水、伸缩缝等安装符合规范要求。（2）模板质量控制。隧洞工程采用的是钢模台车，钢模台车安装工序质量关系到二衬砼形状、位置等指标能否符合设计要求，是保证建筑物外观质量的关键。在工序检查过程中，用全站仪检查台车的相对位置和绝对高度，将台车的中心线偏差与隧洞轴线差控制在5毫米以内，台车模板面必须清洗干净并且打上脱模剂。
　　3.2 施工质量控制
　　锚喷和复合衬砌砼施工质量的关键在于：必须确保钢筋的型号、规模、间距、搭接长度、钢筋的焊接质量现场取样试验等符合设计和规范要求；浇筑中必须按批准的配合比进行拌料，保证浇筑的连续性的振捣的密实；隧洞封拱旁站督促浇满。外观质量刚开始时起弧部位较差，出现麻面局部漏振，监理工程师分析原因要求承包商在台车上增开工作孔或增安附振器，外观质量得到改观。对塌方较大或岩体较破碎洞段要求承包商埋管，以保证浇筑饱满和重点考虑该部位灌浆；因当时地下水活动较强，岩体受结构面切割及其不利组合影响，松弛破碎， 顶拱围岩卸荷松弛严重，存在松动岩块和潜在的楔形失稳体，围岩稳定性差，导致顶拱超挖较大，临时支护采用钢支撑，清除顶拱松动岩块施工难度大且易导致发生较大规模塌方安全隐患。针对上述问题作出了以下处理：对较大松动块体要求承包商用锚杆进行锚固；顶拱超挖较高部位将混凝土泵管伸到较高点处，严密封闭挡头模，使混凝土填空密实；预埋回填固接灌浆管，根据实际情况加密灌浆管的埋设并作好现场记录，并进行针对性的回填或灌浆。
　　4 引水隧洞施工进度控制
　　沭水东调水工隧洞工程总体建设计划2013年12月开工，2016年8月竣工，建设工期38个月。根据工程实际情况，建设项目分期实施。目前正在实施的隧洞工程，根据施工合同约定和总体进度安排，开工令下达后20个月（2015年9月26日）主体工程贯通，开工令下达后30个月（2016年7月26日）主体工程具备通水条件。本引水隧洞工程施工地质复杂，地下水丰富，风、水、电、路、出渣、排水各工序互相制约，施工难度大。五、六号支洞地下水丰富，地质复杂，连续次出现塌方，成为制约工期的关键线路。监理、业主、设计与施工单位积极配合，在施工中采取的主要进度控制措施有：（1）合理安排多工作面、多工序间的平行交叉作业及工序衔接关系，做到“平面多工序”，达到提高工作效率和有效利用施工通道，节省直线工期的目的。充分考虑洞内开挖及支护施工平行交叉作业、混凝土浇筑与灌浆施工平行交叉作业的施工干扰，统筹安排施工程序，加强各工作面的防干扰安全措施，努力提高工作面的工作效率。紧紧围绕通航隧洞出口施工→通航隧洞洞身施工这一关键线路组织本标的施工，根据施工组织设计方案和各项目施工特点，编制施工进度，在确保关键线路节点工期的同时，求得总进度协调进展。严格按照调整后的控制性工期要求，在总体进度安排时，对同一部位各道工序之间工期分配进行通盘考虑。在总体进度执行正常情况下，力求实现均衡生产，文明施工。（2）认真调查、研究工程地质、水文、气象资料和市场情况，结合类似工程施工经验，制定切合工程实际的各施工阶段的技术方案、措施，以及应急技术措施，做好技术交底，建立技术档案，使技术管理科学化、信息化。同时抓好新技术、新材料、新工艺的推广运用，组织科技攻关小组和qc活动小组，及时解决施工中出现的问题、难题。由于承包商施工组织存

漏洞，监理工程师先后五次向施工单位发文要求更换作业队伍，增加机械设备，加强内部管理，督促承包商加快施工进度，取得了良好效果。（3）根据拟采用的施工方案和控制节点工期的要求，找出各标段关键线路。合理设置引水隧洞施工支洞，为合理开辟多个工作面，实现长洞短打，合理设置施工支洞以缩短施工工期。支洞应以满足均衡施工要求，既要经济又要要满足施工要求，要辩证的认识，尽管支洞可以长洞短打，但应考虑地形、地质、工期、效益多方面因素。合理设置竖向能风井有利于隧洞通风排烟、节省时间；监理工程师在业主支持与设计、施工单位的积极配合下，在隧洞施工过程中，采取的主要进度控制措施有由于承包商施工管理存在漏洞，总之，沭水东调水工隧洞工程施工质量和进度控制较为成功，与各方密切配合分不开。临时支护方案和质量，在施工期内未发生大的质量和安全事故。