２０１０年第３期 超深斜井施工支洞的设计与施工 陈 侯 （福建省水利水电勘测设计研究院，福建福州 ３５０００１） 摘要：该文针对金钟水利枢纽５－．程引水隧洞局部段落埋深大、施工支洞难以布置、竖井和平支 洞均不经济的问题，经方案比选，选用了一条深度近２００ ｍ的超深斜井支洞。虽然增加了一些 投资，但加快了工程施工进度，为尽快发挥工程效益做出了贡献，可供类似工程参考。 关键词：引水隧洞；超深斜井；金钟水利枢纽 中图分类号：ＴＶ６７２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００２—３０１１（２０１０）０３—００２８—０２ 低于４００ ｍ的地方均位于象溪河道右岸。为尽量减少斜井施 工支洞的高差，将高差控制在２００ ｍ以内，可以选择将支洞 进口布置在龙丈村、过岭埔村或象溪水电站附近．初拟图中 １ 工程概况 福建省金钟水利枢纽工程坝址位于仙游县石苍乡金钟村 附近的粗溪中游。坝址以上流域面积２００ ｋｍ２。枢纽由混凝 土面板堆石坝、岸边式溢流道、金钟至双溪口隧洞和双溪口 的方案①、②、③。但三种方案的斜井长度均超过１ ３００ ｍ， 施工难度和投资都太大。可见将井底设置在Ａ点附近的方案 太不经济，难以实现。 至宝峰隧洞等永久建筑物组成，具有供水、发电、防洪、灌 溉等效益。金钟至双溪口隧洞长１４．０９３ ｋｍ．双溪口至宝锋 隧洞长１２．４６８ ｋｍ。开挖洞径３．４ ｍ，村砌后洞径２．８ ｍ。 由于工程引水隧洞长，洞径小，埋深较大，局部洞段埋 深高达５００ ｍ以上，施工支洞难以布置，隧洞施工难度较 大。经分析论证，在隧洞桩号４＋５２３ ｍ布置了２＃大坪斜井 施工支洞．在１０＋９４１ ｍ布置了３＃汾山斜井施工支洞。受 从本工程的地形条件看，将井底位置往下游移动，斜井 支洞更难以布置。将井底位置往上游方向进行适当调整，仍 然将斜井支洞进口布置在龙丈村或过岭埔村或象溪水电站附 近。初拟图中的方案④、⑤、⑥，各方案比较见表１。其中 方案④离Ａ点最近，掘进１ ６００ ｍ（支洞１ ２９０ ｍ、主洞３１０ ｍ）后可以到达目标位置Ａ，方案⑤、⑥均为掘进１ ９３０ ｍ 后，可以到达目标位置Ａ。从施工进度方面，方案④最有 利，但斜井长度接近１ ３００ ｍ，投资太大，太不经济。方案 ⑤、⑥对工期影响相差不大，但方案⑥斜井最短．投资最 小。应优先考虑。经过现场进一步查勘，过岭埔村（方案 地形条件所限，２＃、３ 斜井支洞的深度均为１１０ ｍ，在两个 支洞间的主洞单头最大掘进长度约为３．２ ｋｍ，开挖施工难 度较大。为本工程的控制工期项目。 在主洞开挖实施过程中。由于２＃大坪和３＃汾山支洞工 作面的开挖进展缓慢，进度严重拖后。为加快施工进度，尽 ⑤）附近房屋较多，菜地较多，地形较为狭窄，施工干扰较 大；象溪水电站（方案⑥）附近场地开阔，施工布置方便。 因此，初步选定方案⑥象溪水电站方案。洞线为图中ＢＣ． 具体布置见图１。 快发挥工程效益，在２＃大坪支洞和３＃汾山支洞之间增设了 象溪支洞。受工程地形条件所限，象溪支洞只能布置为斜井 支洞，高差近２００ ｍ，长约８００ ｍ，施工难度极大，但对加 快施工进度非常有利。 ２ 超深斜井施工支洞的设计 ２．１斜井施工支洞方案比选 根据引水隧洞洞线布置情况，斜井支洞井底设在２＃大 坪斜井和３＃汾山斜井的中间位置Ａ点（桩号７＋７００ ｍ处。 见图１）附近，对上下游工作面的施工都有好处，最有利于 象溪乡 垒 至 堡坌整．６００ 图１洞线方案平面布置图 缩短工程工期，此处主洞的洞底高程约为１６９．３ ｍ。纵观Ａ 点附近的地形地质条件，在周围１ ５００ ｍ范围内，地面高程 ２．２斜井支洞坡度设计 收稿日期：２０１０—０７ １６ ２８ 初选方案斜仆施工支洞地面高程为３６９．００ ｍ，井底高 ２０１０年第３期 程约为１７１．９ ｍ．支洞深度为１９７．１ ｍ，平距为５８０ ｍ．弩虑 井底车场水平段３０ ｍ，斜井坡度为１８．８。。一般斜井施工支 洞坡度控制６—２５。。深度控制在１００ ｍ左右。本工程斜井深 度近２００ ｍ，风险较大，卷扬机提升压力较大，缆绳还需要 加长和专门定做。为安全考虑，坡度控制在１８。以内，本斜 井暂按１６．７。（ｉ＝３０％）左右进行控制。 ２．３斜井支洞方案优化 支洞进口布置在象溪电站附近的小桥下游５０ ｍ的山凹 内，地形开阔，有利于临建设施的布置。在尽量降低洞口高 程的同时，必须满足有关规范的规定，将支洞进口底板高程 图３斜井支洞横断面图 法，即机械钻孑Ｌ、非电延时雷管分段微差起爆。工作面由挖 掘机一次装渣和仓面盘运。然后由装载机二次装渣后，经卷 扬机牵引运输出洞。施工程序包括：施工准备一测量与放线 一布置在满足２０年一遇防洪标准的高程以上，最后将洞口定 在Ｂ点，地面高程为３６９．Ｏ０ ｍ。为将斜井的坡度适当放缓， 以减小提升难度．确保安全出渣，将斜井井底位置往ｔ涧下 游移动至Ｄ点（桩号６＋８０６ ｍ）。这样支洞挖好后．可以更 进口明挖一捌口护坡一全断面井挖一锁［Ｊ混凝土浇筑一继 续全断面井挖一斜井衬砌一验收后进入主洞施工。 全断面光面爆破施工采取循环作业流程．即测量放样、 钻孑Ｌ、装药、爆破、通风散烟除尘、安全检查、支护、出渣 等。 快接近目标桩号Ａ点，更有利于支洞发挥作用。加快工程施 工进度。Ｄ点的主洞洞底高程为１７１ ｍ，则斜井深度为１９８ ｍ。平距约为７００ ｍ，井底车场设置水平段３Ｏ ｍ，斜井坡度 为ｌ５．７９。（ｉ＝２８．２９％）、长度为７３０ ｍ。斜井支洞纵剖面详 见图２。 （１）测量放样：洞外平面控制等级为四等控制网，高程 控制等级为四等。洞内平面控制测量布设电测距导线，分为 贯通测量用的基本导线和施工放样用的施工导线。 （２）钻孔：采用风钻钻孔，孔径４０ ｍｍ。根据隧洞的地 质情况，一般布置炮孑Ｌ ５８个，其中掏槽孑Ｌ １＋４个，崩落孑Ｌ １６＋９个，光爆子Ｌ ２８个。钻孔布置如图４所示。 图２斜井支洞纵剖面图 ２．４斜井断面设计 斜井采用常规的城门型断面（见图３），考虑布置四轨 双行道，根据提升设备外形尺寸、管线布置、人行道宽度和 设备问隙等因素，开挖断面选用４．２ ｍ×３．８ ｍ～５．０ ｍ× ４．２ ｍ。衬后断面为４．２ ｍＸ ３．８ ｍ。斜井按规定设置有防止 轨道下滑的防滑桩、侧边人行踏步和排水沟、避车洞等。 ３ 超深斜井支洞的施工 斜井采用全断面光面爆破、机械与人工相结合的施工方 图４钻孔布置图 （下转第３２页） ２９ ２０１０年第３期 ３．３运行实践 （１）敷设施工的数据处理软件中，数据记录和储存模块 在实际施工中，指挥长可根据水流流速数据，确定向海 尚需完善。 底敷管的具体时间（参数为流速小于３节）。根据托管架尾 （２）由于由Ｆ８键人工指令后才进行一组数据的记录储 部测深仪的数据。通过浮力配置方案确定如何调整托管架的 存．因此数据的记录储存量有限，给统计分析带来不便。建 浮力配置（参数为小于５．８ ｍ）。根据ＤＧＰＳ卫星定位数据调 议今后可单独建立几个记录文件，连续记录数据。同时。应 整锚泊系统以调整敷管船船位等。 扩充打印输出模块。 各仪器和计算机系统运行均比较正常，数据流通畅。由 （３）目前所采用的系统仅仅是一个检测系统．未设计任 于配置了双套显示系统，具体操作人员和指挥长、工程技术 何反馈系统。建议今后应进一步开发自动化控制系统．为工 人员能够及时、同步了解检测数据，减少了指挥和操作的盲 程施工提供更多的帮助。 目性，提高了反应速度，降低了误操作的机率，同时也帮助 参考文献 了工程技术人员收集施工资料，进行总结分析，以进一步完 ［１］中华人民共和国建设部．钢丝网骨架塑料（聚乙烯） 善施工工艺和施工技术，规范操作规程。 复合管（ｃＪ／Ｔ１８９—２００７）［Ｓ］．北京：中国标准出版社， ２００７． ４ 结语 ［２］美国石油学会．海洋管道规程（Ｓ］．北京：石油工业 随着现代电子技术的不断发展，电子化测量系统以其高 出版社。１９８５． 速、精确等众多优越性而广泛地被应用到各行各业中。电测 ［３］马良．海底油气管道工程［Ｓ］．北京：海洋出版社， 系统的应用极大地保证南日岛跨海供水工程跨海段管道敷设 １９８７． 施工过程的安全性。根据该工程实践，现有的电测系统也存 作者简介：郑俊杰（１９７４一），男，福建莆田人，工程 在一些需要改进的缺陷： 师。从事水利水电工程施工及监理工作。 （上接第２９页） 牵引运渣出洞。当超深斜井进尺超过５００ ｍ之后，施工难度 （３）装药结构：炸药采用２＃岩石硝铵炸药，掏槽孔中 进一步加大。洞内超过５００ ｍ的爬坡使装载机运渣出洞更加 孑Ｌ不装药，其余４孔和崩落孑Ｌ采用连续装药，周边孑Ｌ采用不 吃力，加大洞外卷扬机的牵引变得非常重要。为确保装载机 偶合连续装药。 的辅助牵引以及后期主洞开挖的梭矿斗车出渣的牵引配套， （４）爆破：采用非电延时雷管分段微差起爆，分８—１Ｏ 将洞外５ ｔ卷扬机更换为２０ ｔ卷扬机。 段进行。 （５）通风散烟除尘：采用最有效的混合式通风；通过湿 ４ 结语 式凿岩和装碴洒水等措施减少扬尘；采用鸭嘴喷雾器降尘， （１）斜井施工支洞的深度一般控制在１００ ｍ左右，在许 利用工作面的气管和水管制作风水混合水幕。控制烟尘。 多工程实践中得到了良好的应用，已有了很好的施工经验， （６）安全检查与支护：爆破作业后，原来岩体受到不同 施工装备已很完备。施工方法也很成熟。本工程２＃、３＃支 程度的影响。出渣之前，需进行专人检查、撬挖，确保安 洞深度均为１１０ ｍ。其施工过程也验证了这一点。 全。若围岩较差。需边开挖边支护，采用木支撑或钢支撑作 （２）本工程新增象溪斜井施工支洞深度近２００ ｍ，安全 为临时支护。 施工极其重要。需要配备合适出渣运输装备，特别要配备出 （７）出渣：是本工程超深斜井施工难度最大的一环。在 渣装备和足够的辅助牵引卷扬机。并注意匹配足够长度的缆 井挖最初２５０ ｍ。出渣难度相对较小。可以由装载机工作面 绳，以避免更换缆绳。 装渣后，直接运输出洞。随着斜井开挖的不断深入，出渣难 （３）斜井施工支洞深度超过１５０ ｍ时，施工难度极大， 度不断加大。如果单靠装载机出渣，设备超负荷运转，会带 对施工水平要求很高。除了进行详细的方案论证，确定良好 来安全隐患，且出渣工序耗时不断加大，进度也难以保证。 的设计方案外，还需要富有经验的施工队伍，才能确保超深 因此。在井挖进尺的２５０—５００ ｍ斜井段，工作面增设一台 斜井施工支洞的顺利完成。本工程近２００ ｍ的超深斜井施工 小型挖掘机，洞外增设一台５ ｔ卷扬机。挖掘机既为爆破后 支洞的ｊ顿利实施为类似工程提供了宝贵的实践经验，可供类 的安全检查和支护服务，也为仓面出渣服务，以最快的速度 似工程借鉴。 将洞渣盘运至工作面之外，为下一个循环争取宝贵的时间。 作者简介：陈侯（１９７２一），男，福建仙游人，高级工程 装载机可以从容地进行二次装渣，然后由洞外的卷扬机辅助 师，从事水利水电工程设计工作。 ３２
