大型水利隧洞设置仰拱的必要性探讨

赵鹏飞

(辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110006)

1 工程概况

某隧洞位于长白山余脉及其支脉龙岗山底部，山体走向NE，地势呈东北高西南低。地貌类型为侵蚀构造地形和侵蚀堆积地形，以尖顶状低山和中低山、锯齿状中低山和树枝窄谷为主，多为侵蚀隆起与断褶中低山丘陵地形。地面高程一般360～540m，最大高程710m，最小高程291.2m。线路全长130km，设计输水流量75m3/s，多年平均输水量18.63亿m3。

隧洞主体工程采用以钻爆法为主、TBM为辅的联合施工方法。钻爆法施工长度为99.5km，占主体隧洞总长的76.05%，采用马蹄形断面，成洞洞径为7.28m×7.28m(宽×高)。

2 隧洞底板增加仰拱的由来

本工程初设阶段通过隧洞过流能力和稳定分析计算，确定钻爆法施工段成洞断面形状为马蹄形，成洞洞径为7.28m×7.28m(宽×高)，典型断面的结构型式如图1所示。

初设阶段考虑采用先仰拱、后边顶拱的二衬施工顺序，主要是因为在边顶拱衬砌完成之前仰拱要承担运输交通的任务，会导致仰拱混凝土面由于交通运输车辆的碾压而损坏，洞内灌浆、边顶拱衬砌施工等工作也对仰拱会造成污染，因此仰拱保护和修复会增加大量工作。故本工程钻爆法施工洞段的衬砌方式采用先边顶拱后仰拱的施工顺序。

实施阶段考虑采用先边顶拱后仰拱的施工顺序，从隧洞开挖完毕到仰拱衬砌开始时施工周期较长，仰拱部位长期暴露在空气和水中，导致部分凝灰岩、粉砂岩等火山碎屑岩与沉积岩及断裂破碎带、蚀变带与涌水部位受到风化扰动较大，为了保证初期支护和边顶拱衬砌的稳定，需要增设仰拱垫层以达到及时封闭仰拱的作用。……