断面不均衡隧洞交叉段开挖及支护施工方案研究

黄秋华

摘要：本文通过对某水电站大断面导流隧洞施工过程中遇到的支洞三岔口段施工方案优化研究，得到的普遍适用于断面不均衡隧洞交叉段开挖及支护施工方案建议。

关键词：隧洞，交叉段，施工

中图分类号：U45文献标识码： A

大渡河上游某水电站导流隧洞布置于河道右岸，进口底板高程2809m，出口底板高程2798m，坡度i=0.011，洞身全长1002m。导流洞洞身段由进口渐变段（0＋000～0＋010）、堵头段（0＋543.945～0＋583.945）、洞身段（0＋000～0+982.761）组成，隧洞过水断面尺寸为10.0m×11.6m。1#、2#施工支洞开挖断面为4.7m×6.1m；1#施工支洞与导流洞相交桩号为0+243.95，进洞口高程为H=2815m，与导流洞相交底高程为H=2805.1m，坡比降为i=0.07；2#施工支洞与导流洞相交桩号为0+726.78，支洞洞口高程H=2811m，与导流洞相交底高程为H=2799.3m，平均坡比i=0.07。

一、支洞原设计方案施工方法研究

根据导流洞1#、2#施工支洞设计，施工支洞底板与导流洞左侧底板相接。施工支洞顶部三角区的开挖需要在底部垫渣，然后摆放钻架平台施工，这样势必会造成该处施工支洞封堵，另外一个施工支洞将则作为施工通道，承担机具设备、材料、人员的通行任务。因此，导流洞的开挖需要先完成1#施工支洞控制段下游工作面与2#施工支洞控制段上游工作面之间的Ⅰ层开挖，贯通之后方可进行三角区的施工。在进行施工支洞至主洞爬坡阶段还需保证施工安全，需进行临时初期支护，而该支护在进行三角区开挖时只能爆破开挖掉，造成不必要的浪费；且在前一个施工支洞顶部三角区的开挖期间，另一支洞作为施工通道，其控制段内将无法开挖施工。导流洞三角区的开挖将占压直线工期45天之久。

图一：进洞初期开挖示意图

图二：三角区开挖期间通道布置示意图

二、支洞调整后施工方法研究

在1#施工支洞0+97处附近将支洞底板按12%的逆坡抬高，最终与导流洞右侧边墙相交于El.2810.45m高程，导流洞进洞后可直接进行上下游工作面的Ⅰ层开挖，待Ⅰ层开挖进尺60m～80m后，可进行施工支洞的卧底三角区开挖，该部位施工难度不大，工程量小，约7天时间即可处理完成。

图三：1#施工支洞方案调整图

在2#施工支洞0+133处附近将支洞底板按12%的逆坡抬高，最终与导流洞右侧边墙相交于El.2804.65m高程，导流洞进洞后可直接进行上下游工作面的Ⅰ层开挖，待Ⅰ层开挖进尺60m～80m后，可进行施工支洞的卧底三角区开挖，该部位施工难度不大，工程量小，约7天时间即可处理完成。

图四：2#施工支洞方案调整图

综上所述，施工支洞方案优化调整后，至少可节约工期30天。

三岔口支护参数： 施工支洞与导流洞交叉口位置需加强支护，在原有系统支护的基础上，三岔口处增设锁口锚杆，锁口采用Φ25锚杆，L=4.5m，间排距为50cm；锚杆环型布置，第一排锁口锚杆距开挖轮廓线50cm，使用砂浆锚杆。另外，在支洞轴线方向由内向外设置5榀I16型钢拱架，间距0.5m，锁脚锚杆Φ22，L=3.0m，每榀10根，连接筋Φ22，L=0.8m，间距100cm。卧底三角区开挖后，将钢拱架延伸至支洞底板，并按上述参数进行新断面的支护。具体如下图所示：

图五：卧底三角区开挖前三岔口支护图

方案调整后三岔口施工程序：导流洞进洞之后，首先进行支洞口的支护施工（钢拱架、锁口锚杆等），支护完成后，开始进行导流洞的Ⅰ层开挖，待Ⅰ层上、下游工作面进尺到60~80m之后，进行支洞卧底三角区的开挖，然后开始卧底区洞口加强支护，最后导流洞的开挖进行正常性施工。

本文之论述不仅适用于水工隧洞的支洞与主洞交叉段施工方案，对不均衡断面的隧洞交叉段施工具有普遍意义。