长距离小断面引水隧洞的施工设计实践应用

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1、长距离小断面引水隧洞的施工设计实践应用长距离小断血引水隧洞的施工设计实践应用屮铁十六局集团小浪底引黄工程徐永内容摘要：小断面、长距离隧洞是各类隧洞中施工难度较大的，引水隧洞工程实践、介绍了小断面、长距离引水隧洞的施工措施，为同类引水隧洞工程提供了可借鉴的经验。关键词：“小断面”，“长距离”，“引水隧洞”，“施工”。一、概述山西省小浪底引黄工程主要由取水口、输水线路（包括管道和隧洞及泵站）、尾部调节水库等组成，为II等中型工程。于2012年开工，目前未具备通水条件。隧洞全长59.6km。设计流量为20m/s

2、，灌溉积为63.58万亩。主要纵坡为1/3000（除取水口至高压泵站处）。隧洞断面形式为城门洞形，设计断面为宽*高为3.8m*5m。洞内水流为无压隧洞。洞身段大部分在完整花岗岩体中，围岩类别基本为I-II类，断层破碎带段是III〜V类围岩，成洞条件较好；底板及拱墙全环现浇30cm〜40cm砼。洞顶上覆基岩厚度13〜250m，山顶地形起伏不平。洞身段有进、出口，若干个斜井、一个施工盾构竖井，共计13个工作面，其中竖井深分别为68m,控制长度为5.5km。为本工程施工难点，控制着整个工程的进度。3二、国内小断

3、面长隧洞施工情况小断面长距离隧洞是各类隧洞中施工难度较大的，“小”是指机械化程度较高的施工机械如多臂钻、装载机、自卸汽车等不能进洞作业，只能采取以人工为主的方法开挖，“长”是对通风、供电、排水和运距相对而言，同样比较长的距离，对于洞径较大，开挖、装碴、通风和运碴设备都比较方便的隧洞，不称其为长，但对于洞径较小、主要靠人工作业的隧洞，就可认为是长隧洞了。冃前检索査到的小断面隧洞施工情况如下表所示：序号名称断面尺寸（m）长度（km）开挖、出碴、通风方式工期（年）马栏河输水隧洞2.1X2.011.49砂泥岩、较

4、破碎，装岩机、轨道电瓶机车牵引矿车4年2浮山供水引水隧洞2.2X3.035黄土、砂砾石、较破碎、汽车自卸车、轨道电瓶机车牵引矿车山西中部引黄输水隧洞2.5*3384.5高原海拔3000m,装岩机、轨道电瓶机车牵引矿车例如马栏河引水隧洞（开挖断面2.5X2.4m）,其开挖、钻孔、通风、供电、支洞布置、排水、照明等值得借鉴。2m以下开挖断面还未有工程实例，单工作面掘进长度1.6km也极少，目前市场上最小型号电瓶机车的型号为XK2.5-4/48-2A,自重2.5T,3.5kw,长2.3m,宽0.92m，高1.5

5、5m,1.8X1.8m隧洞可以满足运输需要，并可配套蟹斗式装岩机或铲斗式装岩机，基本满足小断谢隧洞的施工需要。装岩机工作的最小宽度不得小于2.5m,采用小断面隧洞方案无法采用机械装碴，只能采用人工装碴。因此，对于本工程隧洞施工难度较大，现有断面型式只能采用人工开挖、装碴，机械运输的方式。三、本工程隧洞的设计与施工由于引水流量较小，并受工程总投资控制，隧洞断面尺、r按照足最小施工断面设计，幵挖洞径为4.9X5.95m的城门洞型，以人工为主的施工方法，采用人工手风钻钻孔，光面爆破，自备柴油发电机供电，人工装渣

6、、人工胶轮架子车出渣的办法进行施工，依据己冇地形条件，由于受工程投资控制结合施工交通布置有限的工作面，全线仅布置斜井较少。由于国内缺乏对这种长距离小型输水隧洞的合理工期的认识，类似工程较少，其工期的分析确定缺乏可供借鉴的资料，同时受工程工期的要求，初步设计阶段控制工期为3年。鉴于工程的特殊性和困难程度，为保证隧洞施工中通风、排烟、除尘和机械施工有稳定可靠的电力保证，在国家发改委核定概算中调整并增加隧洞施工的网屯工程、轨道工程等投资。隧洞工程于2012年开始开挖，本工程输水隧洞其断妞较小，对于小断面隧洞，现

7、行预算定额只按工程量计价，对施工难度、施工附加工作量考虑较少，很难反映实际施工情况，每延米造价严重偏低，生产效益很差。最大单掘进长度仍达3.6km,由于断面小对爆破的制约作用，每一循环施工仅1.0〜2.0m,随着进尺的延伸，出渣、通风、排烟、水管、高压电缆、低压电缆、照明灯具等，明显受到隧洞断面的限制，造成通风时不能出渣，出渣时不能通风，洞内空气质量很差，每循环作业时间也在加长，施工期的安全生产也难以得到保证，隧洞施工表现出断面越小开挖条件越差，施工难度大、施工附加工作量也加大，进度和工期的矛盾严重。随着

8、进尺加深每循环作业时间还将进一步增长，按该方案实施，单工作谢最大长度3.8km,则仅开挖就需要工期62个月，严重制约本工程的实施。针对本隧洞小洞径、长距离的特点，为保证按期完工，合理采用小型机械运输出碴，提高掘进进度，满足通风要求。尽可能采用挖装一体机等机械化施工、合理增加主洞错车段落控制范围、通过增加施工支洞已达到增加工作面减少每个工作面的控制长度。提高工作效率。将原有土洞盾构段长度经过多方论证，将部分段落改为人工开挖施工。