（遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，遼寧沈陽110006）

輸水工程TBM洞開挖設(shè)計方案

王紅霞

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，遼寧沈陽110006）

TBM大型隧洞開挖設(shè)備組裝一般在隧洞內(nèi)進行，由于設(shè)備安裝需要較大安裝空間和大型起重設(shè)備，決定了該安裝段必然開挖斷面大，由此帶來的開挖安全風(fēng)險較大。文中根據(jù)工程實例論述了TBM安裝擴大洞室開挖設(shè)計方案，實踐證明該開挖設(shè)計方案科學(xué)合理。

輸水隧洞；開挖；設(shè)計方案；大伙房水庫

1 引言

大伙房水庫輸水工程由取水頭部、輸水隧洞和輸水明渠等組成。其中輸水隧洞開挖由TBM掘進機和人工鉆爆開挖兩種方式進行。TBM掘進機設(shè)備安裝，一般是在主洞施工服務(wù)區(qū)和組裝區(qū)內(nèi)進行。

2 開挖設(shè)計方案

TBM組裝段一般設(shè)置在主、支洞交叉口的主洞段內(nèi)。隧洞開挖工程由支洞進入主洞后，首先進行的是施工服務(wù)區(qū)段和組裝區(qū)開挖，施工服務(wù)區(qū)采用上、下臺階法開挖，組裝區(qū)采用上、中、下臺階法開挖，其它通過洞及出發(fā)洞，采用全斷面開挖。

2.1 施工服務(wù)區(qū)開挖設(shè)計方案

施工服務(wù)區(qū)開挖采用上、下臺階法開挖。上臺階采用臺車鉆爆法進行上導(dǎo)洞的施工，開挖尺寸為7 m×7 m，光面爆破，循環(huán)進尺2.0 m。開挖30 m后采用353E鑿巖臺車對周邊進行擴挖至設(shè)計輪廓，開挖尺寸為10.9 m×7 m，光面爆破，循環(huán)進尺2.0 m。用側(cè)卸裝載機配自卸汽車出渣。支護采取先噴后錨，再網(wǎng)噴的順序進行。

下臺階中導(dǎo)，采用兩側(cè)拉中槽跳開馬口的方式進行開挖，開挖尺寸為6.5×4 m和4.4 m×4 m，循環(huán)進尺3.5 m。用側(cè)卸裝載機配自卸汽車出渣。支護采取先噴后錨，再網(wǎng)噴的順序進行，系統(tǒng)支護滯后開挖進行。施工服務(wù)組開挖順序和爆破參數(shù)，詳見爆破參數(shù)表1。

表1 施工服務(wù)區(qū)上臺階開挖爆破設(shè)計參數(shù)表

2.2 組裝區(qū)開挖設(shè)計方案

TBM組裝區(qū)洞室開挖是在施工服務(wù)區(qū)段完成后跟進進行，分上、中、下三臺階開挖。

上臺階中導(dǎo)采用353E鑿巖臺車開挖，開挖尺寸為7.9 m×5.75 m，兩側(cè)預(yù)留3 m光爆層和巖臺梁部位，光面爆破，中導(dǎo)開挖超前2～3個開挖循環(huán)長度，循環(huán)進尺3.0 m。巖臺梁部位用YT28風(fēng)動鑿巖機鉆孔，人工裝藥，光面爆破。光爆孔暫定孔距40 cm，線裝藥密度控制在150 g/m以內(nèi)。用側(cè)卸裝載機配自卸汽車出渣。開挖后及時進行系統(tǒng)支護，錨桿、鋼支撐、掛網(wǎng)、噴混凝土等系統(tǒng)支護一次完成。

中臺階中導(dǎo)，采用353E鑿巖臺車開挖，開挖尺寸為7.9 m×7.25 m，兩側(cè)預(yù)留3 m光爆層，中導(dǎo)超前2～3排炮，循環(huán)進尺3.0 m。用側(cè)卸裝載機配自卸汽車出渣。

下臺階中導(dǎo)，采用353E鑿巖臺車開挖，開挖尺寸為7.9 m×4.0 m，兩側(cè)預(yù)留3 m光爆層，中導(dǎo)超前2～3排炮，循環(huán)進尺3.0 m。用側(cè)卸裝載機配自卸汽車出渣。

3 m光爆層采用YT28風(fēng)動鑿巖機豎向打孔分層開挖的方式進行施工，單層高度3.75 m。開挖后及時進行系統(tǒng)支護，錨桿、鋼支撐、掛網(wǎng)、噴混凝土等系統(tǒng)支護一次完成。開挖完成后進行系統(tǒng)錨桿及巖壁梁錨桿支護施工。組裝區(qū)開挖順序和爆破參數(shù)，詳見爆破參數(shù)表2～4。

表2 TBM組裝區(qū)第一步開挖爆破參數(shù)

表3 TBM組裝區(qū)第二步開挖爆破參數(shù)

表4 TBM組裝區(qū)第三步開挖爆破參數(shù)

TBM組裝區(qū)第四至九步開挖爆破參數(shù)略。

2.3 裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計

周邊孔裝藥結(jié)構(gòu)，采用空氣柱間隔裝藥，詳見圖1。

圖1 裝藥結(jié)構(gòu)圖

2.4 堵塞方式

所有裝藥炮孔用炮泥堵塞，周邊孔堵塞長度不小于30cm。

2.5 施工控制重點

1）施工需保證預(yù)留層的厚度，嚴(yán)禁放大炮造成預(yù)留層不足或結(jié)構(gòu)破壞。

2）炮眼底部需在同一平面，深度較開挖深度深10～20 cm。

3）炮眼施工需在同一條線上，間距均勻，方向平行。

4）爆破參數(shù)需根據(jù)該段巖石揭露情況適時調(diào)整。

3 現(xiàn)場測量及施工監(jiān)測方案設(shè)計

3.1 測量

洞內(nèi)觀測分為開挖工作面觀測和初期支護狀況觀測兩部分。開挖工作面在每次開挖后一次噴射混凝土前進行。觀測內(nèi)容包括圍巖狀況的觀測和記錄，觀測工作面狀態(tài)、圍巖風(fēng)化程度、節(jié)理裂隙、斷層分布和形態(tài)、地下水情況以及噴錨混凝土的效果。

3.2 洞內(nèi)周邊位移量測

量測開挖斷面的收斂情況，包括量測拱頂下沉、凈空水平收斂以及在斷層帶底板上鼓量測。

3.3 測點布置和量測

該段工程洞室斷面型式分為圓拱直墻型、圓型、馬蹄型、蘑菇型等，每個監(jiān)測斷面設(shè)3～5個收斂測點。

4 結(jié)語

大伙房水庫輸水工程TBM施工服務(wù)區(qū)和組裝區(qū)開挖歷時4個月完成，開挖完成后緊跟組裝區(qū)段混凝土襯砌和吊車梁設(shè)備安裝調(diào)試等工作。由于開挖方案設(shè)計科學(xué)合理，確保了爆破開挖施工安全，整個TBM安裝洞段從開挖到混凝土襯砌、到具備TBM設(shè)備安裝條件僅僅用時6個月時間，為后續(xù)TBM設(shè)備順利安裝和掘進打下了堅實基礎(chǔ)。

［1］唐與，黃柏洪.支撐式TBM與雙護盾式TBM在設(shè)計選型中的比較［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2009，（02）：68-72+ 111.

［2］毛文莉.TBM在大伙房水庫輸水工程隧洞施工中的應(yīng)用［J］.水利建設(shè)與管理,2010，（09）：4-5+12.

［3］李靜.大伙房水庫輸水工程TBM洞內(nèi)拆卸方案設(shè)計［J］.水利建設(shè)與管理，2015，（09）：24-27.

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2017-01-20