进水口集渣坑施工方案论文

1工程概况

某输水隧洞气垫式岩塞进水口设计从前至后分为爆破岩塞体、锁口段、梯型高边墙集渣坑及检修竖井前隧洞连接段；集渣坑作为岩塞体爆破岩渣的主要处置方式，集渣坑容积设计充分考虑岩塞体爆破岩渣自然方量及爆破时不确定影响因素（岩塞口周围的滑坡、超挖等），在严格保证过水断面，洞内集渣效果及集渣运行期间的稳定，本工程集渣坑设计长度为44m，集渣坑高度为20.435～21.31m，宽度为9.2m，由连接段隧洞底板向下开挖12.11m；集渣坑设计剖面。

2集渣坑施工方案

根据隧洞内集渣坑“高、宽、陡”特点，开挖、支护编制两套施工方案。

2.1方案一（连接段形成施工道路）

在连接段隧洞K0+101.882～K0+61.442段形成长为40.44m，宽为5m的施工运输道路，运输道路坡度为1：4，运输道路集渣坑侧高程为249.49m，比集渣坑底板高2m，集渣坑开挖、支护、后期混凝土浇筑均可以利用此施工道路施工；运输道路按照最大坡比1:4，运输道路水平长度40.44m，集渣坑进行常规的爆破分层施工，随着每层开挖形成；集渣坑内开挖石渣可以在工作面内直接利用液压反铲装自卸汽车运输出洞外，本施工道路还可用作支护、混凝土衬砌材料及设备运输。洞内开挖分层。集渣坑施工完毕以后，运输道路采用C20抛石混凝土回填至原连接段隧洞底板设计高程。

2.2方案二（集渣坑段内形成施工道路）

先期在集渣坑施工过程中，形成17.6%（坡度角约10°）的出渣施工运输道路，以此施工道路为分界线，分为A区和B区两个施工区域进行施工。A区及施工道路以下2m范围内的开挖、支护利用此施工道路施工；B区内的开挖、支护施工拟利用液压反铲及垂直运输方式施工。AB区分界线以上的石渣可以直接采用液压反铲装车运输，B区出渣将采用两台1.0m3反铲以打接力的方式将石渣倒运至连接段隧洞内，然后装15t自卸车出渣，最后剩余少量石渣采用人工辅助吊篮从集渣坑内运出；B区的支护以及集渣坑的混凝土衬砌施工也利用垂直运输方式施工。

3两种方案工期分析

3.1方案一

开挖共分六层，Ⅰ层为隧洞主过水断面开挖，Ⅱ层高3.76m，Ⅲ层～Ⅴ层高为3m，保护层0.5m，Ⅲ层～Ⅴ层每层先开挖先锋槽，先锋槽布置于集渣坑上游侧靠近岩塞位置，先锋槽第一次开挖尺寸为3m宽，二次扩挖至5.3m宽；每层先锋槽开挖完成后采用水平开挖方法，由岩塞体向连接段方向开挖，每排炮进尺3m。Ⅱ层以下开挖支护共计73天完成，Ⅰ层开挖支护计划13天完成，集渣坑施工时间共计86天。利用施工道路，底板基础清理计划7天完成。利用施工道路，混凝土施工时材料及设备可以直接运输至工作面，集渣坑混凝土衬砌施工垂直分缝按9m一仓，共分为5仓，（45m长），施工时隔仓浇筑；水平分缝按3m一层施工考虑，两侧边墙平起浇筑，共分为7层，每层计划施工3天，混凝土施工约42天。施工道路抛石混凝土施工计划7天完成。

3.2方案二

利用宽约5m小部分扩挖施工平台，集渣坑开挖支护计划工期约150天。利用垂直运输设备，底板混凝土基础清理计划10天完成。集渣坑混凝土施工时施工材料不能直接运输至工作面，需要利用垂直运输设备运输至工作面，集渣坑混凝土衬砌施工垂直分缝按9m一仓，共分为5仓，（45m长），施工时隔仓浇筑；水平分缝按3m一层施工考虑，两侧边墙平起浇筑，共分为7层，每层计划施工4天，混凝土施工约56天。

3.3施工工期

方案一：开挖支护计划86天完成，底板混凝土基础清理计划7天完成，混凝土衬砌计划42天完成，抛石混凝土计划7天完成，总工期142天。方案二：集渣坑开挖支护计划150天，底板混凝土基础清理计划10天完成，混凝土衬砌计划56天完成，总工期216天。集渣坑开挖支护为关键工作，处于关键线路上，施工方案一相对于施工方案二节省直线工期74天，从而节省总工期74天；扣除混凝土衬砌节省的施工时间14天，集渣坑施工方案一开挖支护节省总工期60天。

4、两种方案的优缺点

4.1方案一（连接段形成施工道路）

优点：在连接段形成施工道路，本方案开挖及运输施工与常规洞挖方法一致，施工速度快，集渣坑的石渣运输不受限制，运输设备可在工作面进行装渣，大大节省工期；施工安全有保障，施工人员及设备施工通道有保障，为后期的混凝土衬砌的各个工序施工提供了运输通道。缺点：本方案需要新增加开挖量（10.11*40.44）/2*5=1022m3，C20抛石混凝土1022m3。

4.2方案二（集渣坑段内形成施工道路）

优点：不需要大幅增加开挖及回填混凝土工程量。缺点：集渣坑B区开挖出渣需要两台液压反铲进行倒渣，人工配合运渣，出渣较困难，存在安全隐患问题多，本方案中石渣运输存在垂直作业，特别是靠近连接段侧，施工中考虑安全因素较多。混凝土施工期间没有施工通道，需要增设起重机或卷扬机简易提升系统，减慢了工程施工进度。

5施工成本

施工方案一开挖支护节省工期60天，增加开挖及C20混凝土回填成本约(165+405)*1022=58.3万元施工方案二相对施工方案一比较，延长工期60天，增加小部分扩挖及垂直运输费用约20万元。

6方案比选

集渣坑开挖支护施工方案一（连接段形成施工道路）比施工方案二（集渣坑段内形成施工道路）缩短工期60天，但增加费用约38.3万元；方案二渣料、物料运输均必须经过装卸倒运，施工繁琐，且用另置提升系统施工存在安全隐患。集渣坑作为岩塞进水口关键部位，从施工进度、施工安全、施工方便的角度考虑，两种方案经过比选应拟采用施工方案一进行集渣坑施工。

7结语

隧洞内集渣坑施工受空间限制，高空作业，交叉作业，安全管控难度较大，集渣坑又临近水源，集渣坑施工突涌水风险极高，开挖支护强度大、时间长；受水库水位制约，施工工期应有严格控制，合理利用有效工期极其重要，集渣坑施工作为岩塞爆破进水口施工关键节点，机械及人员进入、撤离通道方便通畅，对高风险施工作业人员心理素质调节也能起重大的作用，本工程集渣坑施工方案选择希望能为后续类似工程施工提供参考思路。

作者:杨双龙史玉飞胡凯单位:辽宁省水利厅