洛惠渠五号隧洞1#岔洞施工技术

张社红 路小红

（渭南市洛惠渠管理局 陕西 大荔 715100）

1 工程概况

洛惠渠五号隧洞（以下简称五洞）全长3467m，建成于1947年，1950年正式通水。该洞由于所处地质条件恶劣，在运行过程中多次发生坍陷堵塞、洞身变形等重大事故，因而1982年被迫对其尾段1400m洞身进行了内衬钢筋砼加固，致使其洞身过水断面由2.7m×2.7m减小为2.2m×2.2m，过水能力由设计15m3/s减小为9.8m3/s，严重影响了五洞下游大荔灌区48万亩农田的灌溉。为解决这一问题，洛惠渠灌区实施了五洞扩大工程，即从加固缩小段处另辟岔洞，断面设计为2.7m×2.7m马蹄形，衬砌厚度为30cm砼，洞线长度1000m，以恢复全洞的过水能力。

由于五洞下游加固缩小段平面为反S形，而新开隧洞平面为直线，两洞出口相距约80m（新洞口在左侧），因此，设计施工中两洞身有两次交叉。第一次交叉平面为人字形称为1#岔洞，第二次交叉平面为十字形称为2#岔洞。五洞1#岔洞就是新开隧洞（新洞）与原洞身（老洞）的接口，位于五洞桩号1+997.798处（老洞右侧），距离下游的新洞1#竖井78m，1#岔洞的施工将通过1#竖井向上游进行。

2 岔洞测量及方案设计

2.1 岔洞测量

在开始1#岔洞施工前，洞身掌子面已遇到了料石砌体，根据其走向和材料类型判断，应该已经遇上老洞，但是与技术人员按洞身距离推算的岔洞衔接位置不符，无法判断是设计误差还是施工失误，也无法确认此时新老洞的相对位置。因此，后续如何进行岔洞衔接，是急待解决的问题。

为了查明情况，施工人员在掌子面砌体部位进行凿孔探测，当拆除掉约35cm厚的料石砌体后发现其外侧为一废弃洞而并非老洞。为进一步探明情况，施工人员穿过废弃洞拆除另一侧洞壁，才发现了老洞的加固内衬——钢筋砼洞壁，然后再在其上凿开了60cm×60cm方形孔口，连通了新洞与老洞。测量人员随即进行两洞的衔接导线测量，经计算后得知此时新洞掌子面距岔洞衔接点有7.2m，其方向和高程与实际吻合。但此时新洞如果继续按原始设计向前施工与老洞衔接，对所发现废弃洞的拆除将会对工期产生很大影响，并且地下拆除工程难以保证安全，特别是对于五洞的地质影响更令人担忧，这些都是初始设计中没有预料到的。

最后，经过技术人员多方探讨，多方案比较，决定采用新洞改变方向，和废弃洞并行7.8m，避过废弃洞后再和老洞衔接的方案进行岔洞施工。

2.2 方案设计

在进行岔洞衔接设计时，由于两洞开始并行，使岔洞最大净跨达到6.5m，而岔洞位置的老洞净跨为3.0m，因此，岔洞衔接要将净跨6.5m渐变为3.0m，高度则为保持2.7m不变。如此小的矢跨比，对五号洞所处的地质条件来说危险性太大，稍有不慎就会发生坍方，必将影响到老洞的安全和行水，后果不堪设想。经过现场全体技术人员反复商讨，采用如下的设计施工方案：

（1）岔洞衔接段长度定为6.3m（为避开6.3m以外老洞顶部渗水位置），净高度为2.7m保持不变，最小净跨3.0m渐变到最大净跨6.5m，两洞方向夹角35°。由于新老洞断面均为马蹄形，所以岔洞断面亦采用马蹄形。

（2）在施工岔洞6.5m～4.5m净跨段时，可先只开挖新洞土体而不拆除老洞洞壁；安装拱架时也仅需根据拱架位置在老洞洞壁上凿孔，然后将拱架由孔穿过进行安装；岔洞砼浇筑时只浇筑新洞侧砼，顶拱连接钢筋预留，这样，可充分利用老洞洞壁的支护作用，减小开挖跨度，避免大面积暴露围岩土体造成洞顶塌方，保证施工安全。

（3）在完成岔洞6.5m～4.5m净跨段浇筑后封堵掌子面，加固拱架模板后再拆除老洞顶拱部位，焊接钢筋，进行岔洞顶拱和老洞侧砼浇筑，形成岔洞洞身整体。

（4）上述该段岔洞施工完成后，再拆除老洞洞壁，增加施工空间。

（5）4.5m～3.0m净跨段由于岔洞跨度减小可采用全断面开挖浇筑，直至完成岔洞施工。

3 拱架、模板制作

根据岔洞断面的变化特性，净跨由6.5m渐变为3.0m，高度2.7m保持不变，此种情况无法使用钢拱架和钢模，且造价较高不经济。所以在岔洞施工时采用的是木拱架和木模板，具体制作过程如下：

（1）先在地面现浇5m×8m砼工作平台。

（2）根据设计每0.9m进尺为一浇筑段需制作7榀拱架，然后在工作平台上对每榀拱架进行放样制作，使洞身净跨由6.5m渐变为3.0m，拱架跨度渐渐减小。

（3）制作拱架的板材厚度为 6cm，三层为一榀拱架的厚度。为保证拱架刚度，拱架的截面高度为30cm。因此，要求制作拱架的板材用优质木材，而且板宽要大，便于锯切圆弧及节约木材。

每一整榀拱架可分三至五段制作，完成后各段之间咬茬用螺栓连接。

（4）各榀拱架制作完成后，将其全部立放于工作平台上，然后根据设计的岔洞轴线、长度精确定位并相互连接加以固定。

（5）根据已定位固定的拱架逐模制作木模板，并逐块安装于拱架表面临时固定。在制作过程中，模板的合缝、倒棱必须严密，模板表面必须平整光滑。

（6）模板全部制作安装完成后，则岔洞的形状在地面上可完全显示。此时对拱架各段和各块模板进行编号、纪录，待岔洞开挖完成后可逐榀逐块安装施工。

4 砼浇筑

岔洞施工的主要通道为1#竖井，深度为99.8m。卷扬机每上下一次为15min，运输砼料0.2 m3，而每次砼浇筑需要量为3.0 m3左右。因此，为保证砼施工的连续性，减小围岩暴露时间，防止发生塌方，保证施工安全性，采取了以下措施：

（1）岔洞施工作业采用四班倒（每班6小时）工作制。

（2）岔洞施工精选熟悉工序的强壮劳力，且井下作业经验丰富的施工人员。

（3）井下所有不用杂物及影响施工的材料一律清上地面，保证洞内施工空间，岔洞所需材料井下备齐。

（4）机电人员加强设备检查，保证设备运转正常，井上井下通讯良好。

（5）将部分砼料提前进入工作面备用。

（6）为提高大跨径岔洞的安全性，将砼强度标号由C20提高到C25，并在砼拌合过程中添加高效减水剂，以加快砼凝固。

经过上述的准备工作，岔洞砼浇筑较为顺利。

5 灌浆

岔洞砼浇筑完成后，由于顶拱是浇筑的薄弱环节，砼难以密实，故在顶拱砼浇筑时已经预留了灌浆孔。为了切实保证岔洞的安全，提高围岩自身承载能力，减小围岩对衬砌的压力，最后在砼强度达到设计强度的70%后对岔洞进行1∶4的水泥粉煤灰回填灌浆，灌浆压力控制为 0.1MPa～0.2MPa。

6 结语

1#岔洞施工从开始打孔测量到全部完成施工，历时61天，工程方案合理，施工进展顺利，不仅保证了灌区冬灌，而且为五洞工程全线贯通奠定了基础。本次岔洞的施工对地下建筑物施工提出了另一解决问题的途径，有利于拓宽思路、开阔视野，为地下工程施工提供新参考。陕西水利