工程概况
滇中引水工程由水源工程和输水工程两大部分构成。水源工程位于丽江市玉龙县石鼓镇,从江右岸上游约1.5公里处引水,并通过泵站提升至总干渠渠首。输水工程则从丽江石鼓镇望城坡开始,途经丽江、大理、楚雄、昆明、玉溪等地市,最终抵达红河州新坡背,全长约661.07公里。
输水隧洞位于大理市境内,全长约25.285公里。其中,中铁某局承担了滇中引水工程大理II段施工1标段的任务,负责施工其中的14.355公里。该段设有1号、2号、3号三个支洞,支洞长度分别为626米、756米及660.362米,施工难度高,安全风险大。
地质背景
1. 地形地貌
3支洞进口隐匿于一道山沟之中,原为小水库坝址区。其右岸沟谷较窄,呈现不对称形态。左岸山势陡峭,右岸则较为平缓。坡面上散布着大小不等的块石,山顶形态,植被生长情况良好。
2. 地层表层特征
当3支口挖掘至设计高程并进入时,未发现岩石露出。所揭露的地质情况如下:掌子面及两侧边坡主要由第四系列松散堆积物构成,其中包含植物腐植土、破面堆积粉砂土、粉质粘土及含碎石等成分。
3. 地质条件分析
基于已揭示的地质岩性及地形地貌,基岩风化状况的分析表明,洞口进深约30米范围内主要为坡积物和全风化岩石。
超前小导管管棚支护措施
在洞口段加固支护作业完成后,采用超前小导管支护技术进行进洞施工。超前小导管的设计参数包括:直径40mm,长度3至5米,环向间距20至30厘米,搭接长度不少于1米。
导作方面,管头被焊成圆锥形以利于入孔,导管四周钻有Ф8的出浆孔,用于注浆时出浆。
钻孔作业需靠近掌子面的钢支撑上方进行,采用四川钻能制造机械有限公司的DW551掘进凿岩锚杆台车,其孔径控制在43mm至45mm之间,钻孔角度在5至10度之间。
导管安装时,将导管插入孔内并利用台车推进。鉴于钻孔直径和钢管直径间隙较小以及泥夹石围岩易塌孔的特性,人工难以装入钢管,因此采用设备的方法。具体操作为:在钎尾端部加装一挡板导管,然后套在导管后端,用设备缓慢顶入小导管,必要时进行轻击,直至小导管末端外露约10厘米。
在超前小导管支护后进行隧道开挖。因应地层因素影响,开挖作业采用人工撬挖与风镐开挖相结合的方式。每循环进尺控制在0.5至0.7米之间。随后进行临时支护作业,掌子面架设钢支撑,间距亦为0.5至0.7米。钢支撑之间采用Ф22螺纹钢筋焊接牢固。之后挂设钢筋网片并C20混凝土封闭围岩。考虑到黄泥夹石段围岩无孔隙、注浆效果不理想而小导管支护效果良好的情况,决定不进行注浆作业。
自进式锚杆超前支护措施
当采用超前小导管支护掘进至1000米后,地质条件发生变化。围岩仍为黄泥夹石,但掌子面岩石块径增大、块石含量增多。此时凿岩台车DW551钻孔深度有限且钎杆拔出后易出现塌孔现象。加之块石增多导致钻孔遇到孤石难以成孔而变成废孔。为应对此情况并满足支护质量要求,决定采用中空自进式锚杆进行超前支护。