支护设计与施工方法优化

2.4.2.1　隧洞形式

本工程各条隧洞流量不同，设计断面不一样，考虑到隧洞穿越线路地质复杂，施工临时支护工程量大，采用城门洞形断面，对于临时支护的安装较方便，对于马蹄形断面由于洞型结构复杂，不利于隧洞的开挖、浇筑及临时支护措施的施工。

2.4.2.2　结构布置

本工程输水线路共布置有输水隧洞15条，均为无压隧洞，隧洞全长15 679.8 m，占线路总长度的23.28%，隧洞底坡选择与渠道相同，1#隧洞、2#隧洞、3#隧洞、4#隧洞、5#隧洞、6#隧洞、7#隧洞、8#隧洞采用1/2 500，9#隧洞、10#隧洞、11#隧洞、12#隧洞采用1/3 000，13#隧洞、14#隧洞采用1/4 000，15#隧洞采用1/5 000，在相同流量情况下，隧洞与渠道按等底宽设计。由于沿线分水后，各洞段设计流量不同、衬砌后净断面不同，隧洞均采用C25钢筋混凝土衬砌，根据围岩类别不同，分别采用不同的衬砌厚度。以下按分段流量叙述。

（1）设计流量3.8 m3/s，加大流量4.56 m3/s。

本级流量从里程17+350.000～21+850.000 m，包含的隧洞为1#隧洞，长380 m，衬砌后净断面宽为2.0 m，高2.627 m。进出口段属Ⅴ类围岩，不稳定，洞身围岩以Ⅲ类为主，夹33%的Ⅳ、类，围岩局部稳定性差。根据地质条件，共分2种衬砌形式，分别为：

①A型衬砌：开挖断面为城门洞型，宽2.6 m，高3.227 m，衬砌厚度0.3 m，适用于Ⅲ类围岩。

②B型衬砌：开挖断面为城门洞型，宽2.7 m，高3.327 m，衬砌厚度0.35 m，适用于Ⅳ、Ⅴ类围岩。

（2）设计流量3.6 m3/s，加大流量为4.32 m3/s。

本级流量从里程21+850.000～23+635.000 m，包含的隧洞有2#隧洞、3#隧洞，长度分别为626 m、770.6 m，衬砌后净断面宽为2.0 m，高2.577 m。2#隧洞进、出口段属Ⅴ类围岩，洞身段围岩以Ⅳ、Ⅴ类为主，夹43%的Ⅲ类，Ⅲ类围岩局部稳定性差；3#隧洞进口段属Ⅳ类围岩，不稳定，出口段属Ⅴ类围岩，极不稳定。洞身前段围岩以Ⅳ为主，夹10%～30%的Ⅴ类类，围岩不稳定，洞身后段围岩为Ⅴ类，围岩极不稳定。根据地质条件，共有2种衬砌形式，分别为：

①A型衬砌：开挖断面为城门洞型，宽2.6 m，高3.177 m，衬砌厚度0.30 m，适用于Ⅳ、Ⅴ类围岩。

②B型衬砌：开挖断面为城门洞型，宽2.7 m，高3.277 m，衬砌厚度0.35 m，适用于Ⅳ、Ⅴ类围岩。

（3）设计流量3.5 m3/s，加大流量为4.2 m3/s。

本级流量从里程23+650.000～24+900.000 m，包含的隧洞有4#隧洞、5#隧洞，长度分别为240.6 m、509.9 m，衬砌后净断面宽为2.0 m，高2.527 m。4#隧洞进出口段属Ⅴ类围岩，极不稳定。洞身段围岩为Ⅴ类，围岩极不稳定。5#隧洞进出口段属Ⅴ类围岩，极不稳定。洞身段围岩为Ⅴ类，围岩极不稳定。根据地质条件，共有1种衬砌形式：开挖断面为城门洞型，宽2.7 m，高3.227 m，衬砌厚度0.35 m，适用于Ⅴ类围岩。

（4）设计流量3.4 m3/s，加大流量为4.08 m3/s。

本级流量从里程24+900.000～27+350.000 m，包含的隧洞为6#隧洞和7#隧洞，长度分别为997.8 m、676.5 m，衬砌后净断面宽为2.0 m，高2.527 m。6#隧洞进、出口段属Ⅴ类围岩，极不稳定，隧身Ⅲ类围岩56%，Ⅳ、Ⅴ类围岩44%，围岩局部稳定性差；7#隧洞属Ⅴ类围岩，极不稳定。根据地质条件，共分2种衬砌形式，分别为：

①A型衬砌：开挖断面为城门洞型，宽2.6 m，高3.127 m，衬砌厚度0.3 m，适用于Ⅲ类围岩。

②B型衬砌：开挖断面为城门洞型，宽2.7 m，高3.227 m，衬砌厚度0.35 m，适用于Ⅳ、Ⅴ类围岩。

（5）设计流量3.2 m3/s，加大流量为3.84 m3/s。

本级流量从里程27+350.000～29+350.000 m，包含的隧洞为8#隧洞，长817.5 m，衬砌后净断面宽为1.9 m，高2.448 m。隧洞进、出口段属Ⅳ类围岩，不稳定；洞身段隧洞埋深小，围岩岩体风化强、完整性差，围岩以Ⅲ类为主，夹26%的Ⅳ、Ⅴ类，围岩局部稳定性差。根据地质条件，共分2种衬砌形式，分别为：

①A型衬砌：开挖断面为城门洞型，宽2.5 m，高3.048 m，衬砌厚度0.3 m，适用于Ⅲ类围岩；

②B型衬砌：开挖断面为城门洞型，宽2.6 m，高3.148 m，衬砌厚度0.35 m，适用于Ⅳ、Ⅴ类围岩。

（6）设计流量2.6 m3/s，加大流量为3.12 m3/s。

本级流量从里程35+300.000～38+650.000 m，包含的隧洞为9#隧洞、10#隧洞，长度分别为1 996 m、787.7 m，衬砌后净断面宽为1.8 m，高2.37 m。9#进、出口段属Ⅴ类围岩，极不稳定，开挖中支护紧跟或超前支护，永久衬砌；洞身段围岩以Ⅳ、Ⅴ类为主，夹45%的Ⅲ类，围岩稳定性差；10#隧洞进出口段属Ⅴ类围岩，极不稳定。洞身段围岩为Ⅴ类，围岩极不稳定。根据地质条件，共分2种衬砌形式，分别为：

①A型衬砌：开挖断面为城门洞型，宽2.4 m，高2.97 m，衬砌厚度0.3 m，适用于Ⅲ类围岩；(www.xing528.com)

②B型衬砌：开挖断面为城门洞型，宽2.5 m，高3.07 m，衬砌厚度0.35 m，适用于Ⅳ、Ⅴ类围岩。

（7）设计流量2.0 m3/s，加大流量为2.4 m3/s。

本级流量从里程43+150.000～46+250.000 m，包含的隧洞有11#隧洞，长度为1 346.1 m，衬砌后净断面宽为1.55 m，高2.247 m。隧洞属Ⅴ类围岩，极不稳定；根据地质条件及断面尺寸，共有1种衬砌形式：开挖断面为城门洞型，宽2.15m，高2.847m，衬砌厚度0.3m。

（8）设计流量1.9 m3/s，加大流量为2.28 m3/s。

本级流量从里程46+250.000～48+835.800 m，包含的隧洞为12#隧洞，长4 158.9 m，衬砌后净断面宽为1.5 m，高2.233 m。隧洞进、出口段属Ⅳ、Ⅴ类围岩，不稳定—极不稳定；洞身段中段隧洞埋深小，围岩岩体风化强、完整性差，围岩以Ⅲ类为主，夹20%～30%的Ⅳ、Ⅴ类，围岩不稳定—局部稳定性差。根据地质条件及断面尺寸，共有1种衬砌形式：开挖断面为城门洞型，宽2.0 m，高2.733 m，衬砌厚度0.25 m。

（9）设计流量1.6 m3/s，加大流量为1.92 m3/s。

本级流量从里程50+700.000～57+390.000 m，包含的隧洞为13#隧洞，长度为704 m，衬砌后净断面宽为1.5 m，高2.233 m。13#隧洞进、出口段属Ⅳ、Ⅴ类围岩，不稳定—极不稳定；洞身段中段隧洞埋深小，围岩岩体风化强、完整性差，围岩以Ⅳ、Ⅴ类为主，夹43%的Ⅲ类，不稳定—极不稳定。根据地质条件及断面尺寸，共有1种衬砌形式：开挖断面为城门洞型，宽2.0 m，高2.733 m，衬砌厚度0.25 m。

（10）设计流量1.5 m3/s，加大流量为1.8 m3/s。

本级流量从里程57+390.000～57+775.000 m，包含的隧洞为14#隧洞，长度为341 m，衬砌后净断面宽为1.5 m，高2.233 m。14#隧洞进、出口段砂卵砾石呈散体结构，围岩难以成洞，属Ⅴ类围岩；洞身段顶板以上基岩厚度小，围岩岩体风化强、完整性差，围岩为Ⅴ类，极不稳定。根据地质条件及断面尺寸，共有1种衬砌形式：开挖断面为城门洞型，宽2.0 m，高2.733 m，衬砌厚度0.25 m。

（11）设计流量1.4 m3/s，加大流量为1.68 m3/s。

本级流量从里程57+775.000～59+250.000 m，包含的隧洞为15#隧洞，长度为1 327.1 m，衬砌后净断面宽为1.5 m，高2.233 m。隧洞埋深小，围岩为砂卵砾石，结构中等密实—散体结构，成洞条件差、围岩自稳能力差，全洞为Ⅴ类极不稳定围岩，根据地质条件及断面尺寸，共有1种衬砌形式：开挖断面为城门洞型，宽2.0 m，高2.733 m，衬砌厚度0.25 m。各隧洞的特性见表2-2。

2.4.2.3　　隧洞施工

本段输水线路共有15座隧洞，分别为1#隧洞～15#隧洞。输水隧洞净断面尺寸为2 m×2.627 m～1.5 m×2.233 m（宽×高），城门洞型，开挖断面尺寸为3.02 m×3.485 m～2.32 m×2.893 m（宽×高）。

输水隧洞进出口明挖：土石方明挖自上而下进行，土方开挖采用挖掘机直接开挖；石方采用手风钻钻孔爆破开挖；出渣采用1 m³挖掘机配10 t自卸汽车运至就近弃渣场。

输水隧洞石方洞挖：采用全断面爆破开挖，风钻钻孔，周边光面爆破，扒渣机装斗车运至洞口临时堆渣场，转10 t自卸汽车运至就近弃渣场。

输水隧洞初期支护：I16型钢支撑在隧洞口加工厂统一加工，人工安装；锚杆采用YT28型手风钻钻孔，SP-80型注浆器注浆，人工安设锚杆；喷混凝土采用HSP-5湿喷机。

输水隧洞混凝土浇筑：由洞外HZS50拌合站拌制供应混凝土，按先底板后边顶拱的顺序进行，浇筑段长12～18 m，浇筑采用混凝土输送泵泵送入仓，边顶拱采用定型钢模跳仓浇筑。

输水隧洞砂浆锚杆：锚杆采用YT28型手风钻钻孔，SP-80型风动注浆器注浆，人工安设锚杆。

回填灌浆：回填灌浆应在衬砌混凝土达到70%设计强度后进行。灌浆孔采用预埋灌浆管，灌浆前用YT28风钻扫孔，200L立式双层浆液搅拌机制备浆液，BW-250型灌浆泵灌浆。

输水隧洞施工排水：反坡洞段一般在工作面设置临时集水坑，每隔200 m设置集水井，采用潜水泵分段进行抽排。正坡洞段可在隧洞一侧设置排水沟，采取自流排水。

隧洞施工通风采用压入式通风，选用轴流式通风机通风。

输水隧洞初期支护：边开挖边支护。根据隧洞施工方法和各隧洞工程围岩地质分类，初拟初期支护参数见表2-3。

表2-3　设计隧洞初期支护参数表