交 叉 隧 洞 施 工 工 法
五处西南公司 张新
摘要 交叉隧洞分台阶施工，大拱脚浇注混凝土加强支撑，先上层隧洞开挖支护，后下层隧洞开挖支护．
关键词 先上后下 三台阶 交叉隧洞 大拱脚 1、工程概况
云鹏水电站左岸导流隧洞洞身段全长784.00m，有压段，断面形状为圆形，开挖直径D=12.0m；无压段，断面形状为城门洞形，开挖尺寸为10m×13m（宽×高），围岩主要有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；交通洞开挖断面尺寸为7.5m×8.4m，全长397m，围岩主要有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。交通洞与导流洞交叉部位确定为２３米， 交通洞K0+246.5~K0+269.5与导流洞K0+660.12~K0+683.17段交叉，交叉段交通洞为Ⅳ类围岩，由破碎的粉砂质泥岩组成，导流洞为Ⅴ类围岩，由破碎的泥质粉砂岩组成。导流洞位于交通洞上侧，导流洞底板与交通洞顶板净空仅为0.221米，导流洞顶板与交通洞低板高差24米。 5.960+2交通洞5.6K导流洞与交通洞交叉点平面图 2、开挖主护方法确定 2.1开挖方法 先开挖支护导流洞，导流洞开挖采用三台阶分步法开挖，第一台阶高6米先行，第二台阶高4米，第三台阶高3米，第一台阶开挖循环进尺保持在1.0米左右；第二、第三台阶开挖循环进尺保持在2米左右，采用错台法开挖，；初期支护紧跟开挖面。导流洞开挖支护完毕后，再进行交通洞开挖，交通洞开挖采用全断面开挖，光面爆破，循环进尺保持在1米左右，初期支护紧跟开挖面，先上层隧洞开挖支护，后下层隧洞开挖支护。 2.2 压力计算 导流洞位于软若破碎岩体中，埋深50米，围岩容重γ=24KN/m3，内摩擦角ψ=36，K042+导流洞岩体抗压强度R=12 Kpa，隧洞宽b=10米，隧洞高ht =13米。
岩石坚固性系数fkp=R/10=12/10=1.2(R---岩体抗压强度)
压力拱高h=1*[b+ht tan2(45°-ψ/2)(b---隧洞宽度, ht---隧洞高度, ψ---内摩擦角)
=1*[10+13tan(45°-36°/2)]/1.2=11.15m
隧洞顶部垂直压力q=γh=24×11.15=267.6Kpa(γ---岩石容重, h---压力拱高) 水平压力 e1=γhλ=267.6 tan(45°-36°/2)=69.6 Kpa
e2=γ(h+ ht)λ (267.6+24×13)×tan2(45°-36°/2)=150.75 Kpa
λ= tan2(45°-ψ/2)
交通洞位于软若破碎岩体中，埋深60米，围岩容重γ=24KN/m3，内摩擦角ψ=36°，岩体抗压强度R=12 Kpa，隧洞宽b=7.5米，隧洞高ht =8.4米。
岩石坚固性系数fkp=R/10=12/10=1.2(R---岩体抗压强度)
压力拱高h=1*[b+ht tan(45°-ψ/2)(b---隧洞宽度, ht---隧洞高度, ψ---内摩擦角)
=1*[7.5+8.4tan2(45°-36°/2)]/1.2=8.07m
隧洞顶部垂直压力q=γh=24×8.07=193.69Kpa(γ---岩石容重, h---压力拱高) 水平压力 e1=γhλ=193.69 tan2(45°-36°/2)=50.37 Kpa e2=γ/2)=102.77 Kpa
λ= tan2(45°-ψ/2) 3、支护方法
3.1导流洞支护形式
导流洞初期支护I18工字钢支撑，排距为50cm; 系统锚杆间排距1.0m×1.0m，L=5m,梅花型布置；Φ25连接筋，间距30cm；喷砼C20厚20cm； 钢筋网 φ6.5@２０cm×２０cm。
(h+ ht)λ
(193.69+24×8.4)×tan(45°-36°
2
2
2
2
2
系统锚杆：φ25 1.5×1.5m L=5m深入岩石4.5米，梅花形布置钢筋网（φ6.5 15×15cm）第一台阶Ⅰ18工字钢拱架，排距50cm第二台阶喷射C20混凝土 厚20cm第三台阶导流洞加固示意图3.2.交通洞支护形式 交通洞全断面开挖支护， 拱部：大拱脚C30钢筋混凝土浇注，大拱脚上部采用C30素混凝土回填，钢筋混凝土用双层钢筋绑扎, 环向Φ28，纵向Φ25，间排距15 cm；Φ28架立筋支撑，间排距50 cm； 直墙：挂钢筋网φ6.5 @15cm×15cm；喷C20混凝土厚20 cm；系统锚杆Φ25@1.5m ×1.5m，梅花型布置。先进行交通洞衬砌施工，待交通洞砼强度达到设计强度时，再可进行导流洞衬砌施工，导流洞衬砌时，要先浇注底板砼，底板砼强度达到设计强度时，方可上衬砌台车。 浇筑C30钢筋混凝土，大拱脚处厚130cm，拱顶厚40cm浇筑C30素混凝土双层钢筋网，环向Φ28，纵向Φ25，间排距15cm锚杆Φ25 L=5m喷射C20混凝土8.621厚20cm7.5交通洞支护示意图
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架立筋φ28 间距 50cm钢筋网（φ25 间距15cm）钢筋网（φ28 间距15cm）双层钢筋洞网双@50×50cm、Φ28架立筋布置 大样图交通层钢筋网、架立筋示意图4.工艺流程与操作要点 4.1 I18工字钢支撑 在交叉地段，要求早期支护，必须具有较大的刚度，以阻止围岩过度变形和承受部分松弛荷载。I18工字钢支撑具有这样的力学性能，其整体刚度较大，可以提供较大的早期支护刚度；I18工字钢支撑可很好地与锚杆、钢筋网、喷射混凝土合理组合，构成联合支护，增强支护功能的有效性，且受力条件较好，对隧洞断面变形的适应性好。 4.1.1 I18工字钢支撑的制作 I18工字钢支撑在现场制造，采用热弯加工焊接而制成。I18工字钢支撑在隧洞施工现场按比例为1：1的胎模热弯加工及焊接而成。I18工字钢支撑加工后要进行试拼，接头连接要求每榀之间可以互换。I18工字钢支撑的截面尺寸，能满足开挖断面为10.1m×13m（宽×高）强度、刚度稳定性的要求。 4.1.2 I18工字钢支撑安设与施工 4.1.2.1 I18工字钢支撑安设 I18工字钢支撑应按设计位置安设，钢支撑之间用φ25纵向连接筋连接，拱脚或底脚放在坚硬稳固的基岩上，I18工字钢支撑与围岩之间应尽量接近，留2cm～3cm间隙作为保护层。当拱脚或底脚标高不准确时，设置钢板调整，使拱脚位于设计标高位置, I18工字钢支撑的拱脚设20 cm的埋置深度，采取加设垫钢板、锁脚锚杆。I18工字钢支撑的安设在开挖后2h内完成， I18工字钢支撑向围岩方向加大接触面积，减小围岩对钢支撑的压强。为方便安设，每榀I18工字钢支撑一般应分为5节，连接部位设在拱腰和直墙部位，并保证接头的刚度。
4.1.2.2 I18工字钢支撑施工技术要点
①、在初喷混凝土5cm后,再安装钢支撑， I18工字钢支撑应尽可能多的与锚
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杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护的效应；
②、喷射混凝土时，钢支撑与岩面之间的间隙喷射饱满，达到密实，清除干净底脚处浮渣，超挖处加设钢垫块，中间段接头板用砂子埋住，以防混凝土堵塞接头板螺栓孔；
③、岩面与钢支撑要密贴、牢靠、稳固； 4.2 喷射混凝土
4.2.1 工艺流程
导流洞碎石夹土地层喷射混凝土时，先低压，喷射一层水泥砂浆，再按常规喷射混凝土。
速凝剂 细骨料 粗骨料 搅拌机 水泥 干喷机 喷头 压缩空气 水 干喷射混凝土施工工艺流程
4.2.2施工技术要点
喷射混凝土作业采用分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行；喷射作业时，喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约10～15cm，以保证混凝土喷射密实。同时掌握风压、水压及喷射距离控制再1米左右，喷射角度控制在80~85度，以减少混凝土的回弹量；先初喷射混凝土5cm时，在分两次喷射砼。每次喷射砼厚度控制在7 cm左右；喷射混凝土终凝2小时后，进行喷水养护。 4.3 固体锚固剂锚杆
4.3.1施工工艺流程：
布点 钻孔 清孔 放锚固剂 质量检查 打入锚杆 锚固剂锚杆施工工艺流程图
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4.3.1施工方法：
①、布点：按要求测量进行布点定位。
②、钻孔：手风钻就位后，钻孔方向尽量与岩石节理方向垂直，孔径大于锚杆直径15～20mm。孔钻好后，用高压水将孔眼冲洗干净，然后用高压风吹净孔内残留水，并用塞子塞紧孔口，以防止石碴或泥土掉入孔内。
③、置放锚固剂：锚固剂在水中浸泡达到符合要求时，迅速的用竹杆送到孔洞底部，锚固剂的饱满程度不小于孔深的2/3。
④、打入锚杆：用高压风枪顶进锚杆。 5.结束语
云鹏水电站左岸泄洪兼（导流）隧洞土建工程施工已取得了一定经验，隧洞施工方法稳步提高。交通洞与导流洞交叉段已开挖支护完毕，在施工中未出现塌方、围岩变形事故，同时提前完成了交叉部位施工。证明了交叉隧洞，采用三台阶，先上后下开挖，大拱脚加强支护能满足施工进度和质量要求，同时减少工程造价。但隧洞施工中各种施工方法需进一步探讨和试验。施工方法是影响施工进度和质量的主要因素之一，在隧洞施工中不同的地质情况需要选择相应的施工方法，采取新工艺、新设备、新材料能有效的提高施工进度和质量，同时减少工程造价。
姓名 工作单位 作者职称 联系人 张新 第五工程有限公司西南公司 助理工程师 王晓波 张新 工程名称 工程完工时间 联系电话 联系电话 南盘江云鹏水电站 正在施工 13987371280 0873-6912768
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