（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳110006）

输水工程TBM洞开挖设计方案

王红霞

（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳110006）

TBM大型隧洞开挖设备组装一般在隧洞内进行，由于设备安装需要较大安装空间和大型起重设备，决定了该安装段必然开挖断面大，由此带来的开挖安全风险较大。文中根据工程实例论述了TBM安装扩大洞室开挖设计方案，实践证明该开挖设计方案科学合理。

输水隧洞；开挖；设计方案；大伙房水库

1 引言

大伙房水库输水工程由取水头部、输水隧洞和输水明渠等组成。其中输水隧洞开挖由TBM掘进机和人工钻爆开挖两种方式进行。TBM掘进机设备安装，一般是在主洞施工服务区和组装区内进行。

2 开挖设计方案

TBM组装段一般设置在主、支洞交叉口的主洞段内。隧洞开挖工程由支洞进入主洞后，首先进行的是施工服务区段和组装区开挖，施工服务区采用上、下台阶法开挖，组装区采用上、中、下台阶法开挖，其它通过洞及出发洞，采用全断面开挖。

2.1 施工服务区开挖设计方案

施工服务区开挖采用上、下台阶法开挖。上台阶采用台车钻爆法进行上导洞的施工，开挖尺寸为7 m×7 m，光面爆破，循环进尺2.0 m。开挖30 m后采用353E凿岩台车对周边进行扩挖至设计轮廓，开挖尺寸为10.9 m×7 m，光面爆破，循环进尺2.0 m。用侧卸装载机配自卸汽车出渣。支护采取先喷后锚，再网喷的顺序进行。

下台阶中导，采用两侧拉中槽跳开马口的方式进行开挖，开挖尺寸为6.5×4 m和4.4 m×4 m，循环进尺3.5 m。用侧卸装载机配自卸汽车出渣。支护采取先喷后锚，再网喷的顺序进行，系统支护滞后开挖进行。施工服务组开挖顺序和爆破参数，详见爆破参数表1。

表1 施工服务区上台阶开挖爆破设计参数表

2.2 组装区开挖设计方案

TBM组装区洞室开挖是在施工服务区段完成后跟进进行，分上、中、下三台阶开挖。

上台阶中导采用353E凿岩台车开挖，开挖尺寸为7.9 m×5.75 m，两侧预留3 m光爆层和岩台梁部位，光面爆破，中导开挖超前2～3个开挖循环长度，循环进尺3.0 m。岩台梁部位用YT28风动凿岩机钻孔，人工装药，光面爆破。光爆孔暂定孔距40 cm，线装药密度控制在150 g/m以内。用侧卸装载机配自卸汽车出渣。开挖后及时进行系统支护，锚杆、钢支撑、挂网、喷混凝土等系统支护一次完成。

中台阶中导，采用353E凿岩台车开挖，开挖尺寸为7.9 m×7.25 m，两侧预留3 m光爆层，中导超前2～3排炮，循环进尺3.0 m。用侧卸装载机配自卸汽车出渣。

下台阶中导，采用353E凿岩台车开挖，开挖尺寸为7.9 m×4.0 m，两侧预留3 m光爆层，中导超前2～3排炮，循环进尺3.0 m。用侧卸装载机配自卸汽车出渣。

3 m光爆层采用YT28风动凿岩机竖向打孔分层开挖的方式进行施工，单层高度3.75 m。开挖后及时进行系统支护，锚杆、钢支撑、挂网、喷混凝土等系统支护一次完成。开挖完成后进行系统锚杆及岩壁梁锚杆支护施工。组装区开挖顺序和爆破参数，详见爆破参数表2～4。

表2 TBM组装区第一步开挖爆破参数

表3 TBM组装区第二步开挖爆破参数

表4 TBM组装区第三步开挖爆破参数

TBM组装区第四至九步开挖爆破参数略。

2.3 装药结构设计

周边孔装药结构，采用空气柱间隔装药，详见图1。

图1 装药结构图

2.4 堵塞方式

所有装药炮孔用炮泥堵塞，周边孔堵塞长度不小于30cm。

2.5 施工控制重点

1）施工需保证预留层的厚度，严禁放大炮造成预留层不足或结构破坏。

2）炮眼底部需在同一平面，深度较开挖深度深10～20 cm。

3）炮眼施工需在同一条线上，间距均匀，方向平行。

4）爆破参数需根据该段岩石揭露情况适时调整。

3 现场测量及施工监测方案设计

3.1 测量

洞内观测分为开挖工作面观测和初期支护状况观测两部分。开挖工作面在每次开挖后一次喷射混凝土前进行。观测内容包括围岩状况的观测和记录，观测工作面状态、围岩风化程度、节理裂隙、断层分布和形态、地下水情况以及喷锚混凝土的效果。

3.2 洞内周边位移量测

量测开挖断面的收敛情况，包括量测拱顶下沉、净空水平收敛以及在断层带底板上鼓量测。

3.3 测点布置和量测

该段工程洞室断面型式分为圆拱直墙型、圆型、马蹄型、蘑菇型等，每个监测断面设3～5个收敛测点。

4 结语

大伙房水库输水工程TBM施工服务区和组装区开挖历时4个月完成，开挖完成后紧跟组装区段混凝土衬砌和吊车梁设备安装调试等工作。由于开挖方案设计科学合理，确保了爆破开挖施工安全，整个TBM安装洞段从开挖到混凝土衬砌、到具备TBM设备安装条件仅仅用时6个月时间，为后续TBM设备顺利安装和掘进打下了坚实基础。

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［2］毛文莉.TBM在大伙房水库输水工程隧洞施工中的应用［J］.水利建设与管理,2010，（09）：4-5+12.

［3］李静.大伙房水库输水工程TBM洞内拆卸方案设计［J］.水利建设与管理，2015，（09）：24-27.

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2017-01-20