固军水库导流隧洞主支洞交叉段设计及施工探讨

固军水库导流隧洞主支洞交叉段设计及施工探讨

廖银霞

.四川省达州市大型水利工程建设管理中心，四川达州 635000

摘要：隧洞支洞与主洞相交地段处于复杂的受力状态，在地质条件较为复杂的交叉段，必须尽快完成支护，形成稳定围岩支护条件，保证后续作业施工安全。本文结合固军水库导流隧洞主支洞工程，介绍在软弱围岩等复杂地质条件下的隧洞支洞与主洞交叉段设计思路及施工技术，为类似地质条件下的隧洞支洞与主洞交叉段的设计及施工提供参考。

关键词：固军水库；支洞；主洞；交叉段

中图分类号：TV523 文献标识码：A

1引言

隧洞工程通常是水利工程的重要组成部分，其建设过程较为复杂。导流洞之类的隧洞工程往往又是水利工程建设的先决条件 ，根据工程建设进度需要或地质条件限制，在修建长距离隧洞时，往往会设计或布置施工支洞，形成主洞和支洞的交叉段 。隧洞交叉段施工技术上的难点在于多次施工使得交叉段围岩应力多次重分布，其受力特点复杂多变。结合前期设计思路，根据现场工作面需求，掌握隧洞交叉段结构设计施工技术十分重要。

2 工程概况与水文地质条件

2.1 工程概况

固军水库位于四川省万源市固军乡境内，为州河支流中河中游兴建的一座以城镇防洪为主，兼顾发电的大型水利工程。导流隧洞进口位于固军大桥上游约380m，全长645.2m，设计进口高程为437.0m，出口高程为433.0m，隧洞为城门洞型，最大开挖尺寸为7.92×8.92m，洞身段衬砌后洞径为6.0m×7.0m，出口位于固军大桥下游约200m。

为加快施工进度，在导流隧洞0+360.4m桩号附近设置一条施工支洞，施工支洞贯通后，将从该工作面进行主洞的洞身开挖。施工支洞进口高程442.0m，出口高程435.58m，洞身长53.74m，为城门洞型，开挖尺寸为5.82×6.36m，成洞尺寸为5.5×6.0m，平均纵坡为12.74%。导流隧洞主支洞平面布置及纵剖详见图1。

（a）平面布置详图

（b）纵剖详图

图1导流隧洞主支洞平面布置及纵剖详图

2.2 水文地质条件

工程区属亚热带湿润季风气候，具有冬暖、春旱、夏热、秋雨、日照少、雨量丰沛、无霜期长等特点。

施工支洞全长53.74m， 隧洞围岩均为T3xj1-③层岩屑砂岩，顺层面局部夹煤线或煤层[1]，其中一条薄煤层顺支洞延伸长约57m，厚1～30cm。掌子面围岩主要为微新岩体。岩体内主要结构面为岩层层面和与岩层层面近垂直的构造裂隙。岩层产状为N30～37°W/SW∠26～30°，层厚10～50cm不等。构造裂隙产状N60～63°W/NE∠60～66°，裂隙张开宽度大多小于0.5mm，平直光滑，延伸长度大于10m，构造裂隙间距10～50cm不等。岩层层面与构造裂隙走向与隧洞轴线夹角均小于20°。隧洞内地下水呈线状～股状渗出。整个支洞隧洞围岩岩体破碎，围岩类别均为Ⅴ类。导流隧洞施工支洞掌子面现场图详见图2。

图2   施工支洞掌子面现场图

3 设计方案

考虑到主支洞交叉段围岩类别均为Ⅴ类，岩体较破碎，主支洞T字型相接，两洞尺寸顶部高差2m，根据安全适用及节省工程投资的基本原则，交叉口支洞边墙两侧设置 2 m 阔挖段，主支洞交叉口顶部开挖成平滑顺接，主洞设置 1.5 m 阔挖段，以满足开挖台车转弯、洞内骨料及弃渣运输等需求。

为确保工程安全，交叉口支洞段8m范围内，采用I16钢支撑，间距0.5m加强支护。交叉口主洞段上下游各8m范围内，采用I16钢支撑，间距0.5m加强支护，其余锚喷支护按原方案不变。支洞内渐变段末端及支洞与主洞交叉线处主洞各设置两排由两榀I16钢支撑牢固焊接的钢支撑。具体方案详见图3。

（a）   支洞与主洞交叉平面布置图

（b）支洞与主洞交叉纵断面布置图       

图3具体设计方案

4 施工方案

4.1 开挖支护流程

①测量对线→②光面爆破→③安装钢支撑→④锚杆支护锁脚及挂网喷护。

4.1.1 爆破

主支洞洞身皆采用光面爆破方式开挖；掏槽采用楔形孔掏槽；周边孔采用Φ25 药卷间隔装药； 爆破网络采用非电毫秒塑料导爆管雷管连接，电雷管起爆；爆破循环进尺控制在 1 m~1.2 m。

爆破流程：爆破准备→测量放线→钻孔→清孔→ 炮孔检查→装药→爆破网络连接与检查→起爆→通风排烟与排险→爆渣清理。

4.1.2 钢支撑安装

钢支撑采用I16工字钢制作，加强支护范围内的每榀钢支撑间距按0.5 m 进行控制。钢支撑之间在顶拱及侧墙均匀布置 Φ25 连接筋。

4.1.3 锚喷支护

边顶拱均设置 Φ25 水泥砂浆锚杆。锚杆间排距 0.5 m，垂直于开挖面，锚杆末端与 Φ8@150 mm 钢筋 网焊接，网片搭接长度不小于 3 cm。挂网完毕后喷射 16cm 厚 C20混凝土进行封闭。

4.2 主支洞交叉段施工程序

为保证交叉段开挖支护施工安全[2]，施工单位根据设计图纸指示精神，根据自身工序安排，对施工方案进行了局部优化调整，具体施工方案为：开挖方法为全断面开挖，在支洞与主洞相交断面处，

设置两排由两榀I16钢支撑牢固焊接的钢支撑，支洞洞身顶部顺滑扩挖至主洞断面大小，沿着支洞轴线开挖至主洞边端边墙处，钢支撑沿着支洞轴线架设至主洞边端边墙，待开挖至主洞边端边墙处，开始调转开挖台车，进行主洞的开挖，主支洞结合处，主洞钢支撑与支洞钢支撑在交叉处平顺焊接，待这部分钢支撑架立好，进行锚喷处理后，拆除掉沿支洞轴线架立过去的钢支撑（只拆除边墙段钢支撑），再进行主洞的开挖支护，这样顺利通过交叉段。

施工单位结合设计图纸思路，根据现场实际工作情况，对施工方案进行优化，虽多投入了部分钢支撑，但保证了工程安全，加快了工程进度。

4.3 主支洞交叉段施工期安全监测

交叉口处要严格进行施工期围岩安全监测，交叉段设置一处监测断面，断面上顶拱顶部及120°范围内设置三个监测点，定期对围岩变形进行量测，使围岩活动处于有效的监控之下，及时掌握围岩的动态以及支护工作状态 。数据分析采用散点图和回归分析方法，分析各监控量测物理量值大小、变化规律和发展趋势，预测该测点可能出现的最终值及影响范围，评估安全状况 。量测数据显示，交叉口处拱顶下沉量最大值为 1.2cm，水平收敛最大值为 0.8cm 。通过监控量测达到了安全施工的目的。

5 结语

该主支洞交叉段开挖支护完成后，依据后期变形观测及后续施工效果分析，认为该主支洞交叉段施工质量良好，满足了施工洞内空间及质量要求，取得了预期的施工效果，为同类工程施工可提供一定的参考价值。

参考文献：

[1] 固军水库导流洞隧洞招标地质报告[R].四川省水利水电勘测设计研究院有限公司,2019.

[2] 固军水库导流洞支洞与主洞交叉口施工方案[R].四川大路路桥工程有限公司,2021.

Discussion on Design and Construction of Main and Branch Tunnel Crossing Section of persion Tunnel in Gujun Reservoir

LiaoYingxia

.Large Water Conservancy Project Construction Management Center of Dazhou City,Dazhou,635012,China

Abstract:The Intersection Section of The Tunnel Branch and The Main Tunnel is in a Complex Stress State. In the Intersection Section with Relatively Complex Geological Conditions, Support Must be Completed as Soon as Possible to Form Stable Surrounding Rock Support Conditions and Ensure the Safety of Subsequent Operations and Construction. Based on the Main and Branch Tunnel Project of the Diversion Tunnel in Gujun Reservoir, this Article Introduces the Design Idea and Construction Technology of the Intersection Section of The Tunnel Branch Tunnel and the Main Tunnel Under Complex Geological Conditions Such as Weak Surrounding Rock, Providing a Reference for the Design and Construction of the Intersection Section of The Tunnel Branch Tunnel and The Main Tunnel Under Similar Geological Conditions.

Key word:Gujun Reservoir; Adit; Main tunnel; Intersection

作者简介：廖银霞（1987-），女，工程师，主要从事水利建设工作。