阿白冲水库引水隧洞支洞设置必要性的探讨

王庆芳

【摘 要】阿白冲水库引水隧洞为无压城门洞型，全长6205m，设计引水流量8.07m3/s，引水枢纽工程项目中，引水隧洞工程量占合同总量的94.3%。因此，引水隧洞的工期就是整个工程的关键与控制性工期，也是整个工程能否按期交付使用的关键所在。

【关键词】水利工程；隧洞；施工；工期

阿白冲水库是以农业灌溉为主兼顾下游白花龙河新城一带防洪错峰作用的中型水利工程。水库设计总库容1538.0万m3，设计灌溉面积2.91万亩，年供水总量1718.8万m3。阿白冲水库的建设，对于促进石屏县水资源的优化配置，改善石屏坝区供需用水矛盾，促进石屏县社会经济的可持续发展具有十分重要的意义。

阿白冲水库由引水工程、枢纽工程和灌溉工程三部分组成。

引水工程由引水渠首、暗涵、引水隧洞、入库陡槽组成。

引水渠首位于甸中河甸头村上游约150m处，为闸门取水型式，节制闸共3孔，布置于河道，闸体基面高程1733.07m，闸底板高程1734.07m，闸孔处设置宽5m，高5.5m的平面钢闸门3道，配备容量为2×16t的卷扬式启闭机3台；取水闸位于河道左岸，闸底板高程1735.07m，闸孔处设置宽3.5m，高3.0m的平面钢闸门1道，配备容量为8t 的卷扬式启闭机1台；在取水闸前设置长12.5m的反坡段，闸后设置长16.5m、深2m的沉砂池，水流经沉砂池沉淀后进入输水暗涵。

引水隧洞接输水暗涵穿越甸中河左岸台地后进入山体，经隧洞进入阿白冲库区，隧洞为无压型式，全长6205m，设计引水流量8.07m3/s，进口底板高程1730.823m，洞身设计底坡i=1/1000，出口底板高程1724.653m，断面为圆拱直墙形，顶拱中心角150°，断面净宽2.5m，高3.0m，采用C25钢筋混凝土衬砌，根据洞身所处地质情况的不同，衬砌厚度采用0.35～0.45m，在隧洞尾部设置长632.5m的入库陡槽，将水引入库区。

引水枢纽工程项目中，引水隧洞工程量占合同总量的94.3%。因此，引水隧洞的工期就是整个工程的关键与控制性工期，也是整个工程能否按期交付使用的关键所在。因此，只有保证引水隧洞的开挖及衬砌工期，才能保证项目工程的总工期，也是整个工程能否按期交付使用的关键所在。

引水隧洞的特点是“小”而“长”，小则受断面尺寸的限制，无法在施工中运行高效的大型机械设备；长则受距离的限制，带来供电、供风、排水、排烟、出碴、砼运输等一系列的困难，而这些恰恰是隧洞开挖及衬砌施工工期的保证；在洞内运输车辆相互穿插，施工干扰较大。引水隧洞施工的重点即为解决开挖施工中的通风排烟问题、钢筋混凝土衬砌施工中材料运输问题、洞内的施工用电问题。

按原设计文件，整个引水隧洞只能从进、出口同时施工，未设支洞。进、出口两个工作面分别开挖、衬砌，两个工作面施工长度均为3100m左右。

通风

地下开挖中，人体吸入空气中的含氧量应不小于20%，空气中所含瓦斯、烟雾和粉尘等杂质的浓度不应超过国家规定的人体安全保健水平。

地下开挖作业空间的空气中一氧化碳含量不高于30mg/m3；

地下开挖中，含有80%以上游离二氧化硅的生产粉尘含量不应超过1mg/m3。

地下开挖中，通风系统应保证空气流动速度不小于15m/min，并应防止空气停滞。

地下开挖期间，通风管或风扇线路的终点距工作面不应大于30m，风管端头与工作面之间设辅助排风系统，以排除爆破后停滞在工作面上的烟雾。出碴时，碴堆应连续洒水，以消除粉尘。

地下开挖范围内的每个人员应提供不少于3m3/min的新鲜空气。

地下开挖中柴油设备在工作面上应提供的新鲜空气量最少为4m3/kw.min。

开挖施工中洞内通风排烟目前仍然没有很合理、行之有效的办法。要达到以上要求，隧洞开挖到3000m时，只能在进出口明挖段附近各设一个供风站，每个供风站安装1台L4-40/8 （供风量40m/min）的空压机，供风主管选用φ200mm供风管分别向隧洞工作面供风洞内每隔800～1000m设一台轴流式风机增加供风，共需设置供风站2个，轴流风机5台。而增设支洞，则只需在每个工作面设置供风站，共需设置4个。

若采用轴流风机进行接力式通风排烟，对于3000多米长的隧洞，效果较差。通风排烟的时间很长，大大降低了施工效率，导致工期延误。

运输

钢筋混凝土衬砌施工中，钢筋、模板的运输，混凝土的输送都是施工中的难点。混凝土衬砌施工时，存在多工种交叉专业。混凝土的浇筑与材料的运输存在冲突，势必延长混凝土衬砌施工工期。

同时，开挖施工过程中的通风排烟，混凝土浇筑施工过程中的材料运输与混凝土浇筑之间的矛盾，在施工中存在很大的安全隐患。合理解决好这些问题，不但能消除施工中可预见的安全隐患，同时可以降低施工成本，并能使工期得到有效的保证。

供电

隧洞施工过程中，由于隧洞洞身较长，电损较大。洞内施工用电必须全部采用高压电才能满足施工需要。其洞内采用高压电，则施工用电存在较大的安全隐患。

排水

区内地下水以基岩裂隙水为主，赋水空间为岩体中的节理裂隙，受大气降水补给，向河谷排泄。基岩一般为微～弱透水，节理密集带和断层破碎带透水性较强，水量较丰富。

引水隧洞施工排水主要为地下渗水及施工废水。经计算施工排水最大按20m3/h设计。

对上游向下游开挖的工作面，在开挖掌子面适当位置设置集水坑，用潜水泵（流量25m3/h，扬程40m）抽排至相邻集水坑或工作面以外，再由排水系统逐级抽排至洞外围堰集水坑；对下游向上游方向施工的洞段，利用开挖的排水沟将水自然引离工作面。沿施工通道每100m距离在洞室适当位置扩挖集水坑，集水坑尺寸2m×1m×1m。

故引水隧洞设置施工支洞是解决隧洞施工中排烟、排水、出渣、通风、安全以及保障施工工期的最有效措施。

解决施工中存在的重点及难点的有效办法：增设施工支洞。

（1）增设施工支洞，可开辟新的工作面，实现“长洞短打”，在隧洞开挖施工阶段，可以加快施工进度，缩短工期，将不可预见的不良地质洞段耽误的工期抢回来，从而保证总工期。

（2）增设施工支洞，可以有效地解决开挖施工过程中通风排烟问题，并能消除由于通风排烟不彻底引起的安全隐患。缩短工作循环周期，保证预定工期目标的实现。

（3）增设支洞，有利于隧洞的出碴。

（4）增设施工支洞，在钢筋混凝土衬砌施工阶段，降低材料运输难度及成本。混凝土浇筑与材料运输之间的矛盾得到很好的解决。

（5）增设施工支洞，可以从进口、出口、支洞分别架设施工用电。除施工机械外，均可采用低压电。可以有效保证施工用电的安全。

经实地查勘，并经几次专题会议反复研究，决定将阿白冲水库引水隧洞的施工支洞设在得他村附近。

施工支洞与主洞交点位于主洞里程3+344.0m。距进口3369.0m，距出口2881.0m。支洞距进口和出口的距离相差不大，且相对出口段施工相对较容易。能最大限度地发挥施工支洞在整个引水隧洞工程以及整个阿白冲水库工程施工中的重要作用。

总结：

不设支洞，虽然降低了临时工程量和工作量，但不利于主洞的施工。增设施工支洞后，引水隧洞工程由两个工作面增加到四个工作面。施工效率会成倍提高。并可有效消除可预见的施工安全隐患，降低施工成本，加快施工进度，保证本工程施工工期。

故引水隧洞设置施工支洞是解决隧洞施工中排烟、排水、出渣、通风、安全以及保障施工工期的最有效措施，施工支洞的设置是必要的。 [科]