剑川县老君山水库导流输水隧洞开挖施工技术

剑川县老君山水库导流输水隧洞开挖施工技术
摘要：剑川县老君山水库是云南省新建重点小（一）型水库工程，导流输水隧
洞采用“龙抬头”型式。

本文介绍了导流输水隧洞的施工情况。

关键词：导流输水隧洞；不良地质；施工；老君山水库
1 工程概况
老君山水库工程为小（一）型水利工程，工程等别为四等。

水库总库容为816.4万m3，总供水量1253.4万m3，农业供水871.4万m3，灌溉面积3.8320
万亩。

坝型为粘土心墙堆石坝，坝高88.0m，其主要建筑物大坝、溢洪道、输水
隧洞级别为4级，施工导流等临时性建筑物为5级。

老君山水库属山区、丘陵区
工程，校核洪水标准取300年一遇（P=0.33%），设计洪水标准取30年一遇
（P=3.3%），消能防冲洪水标准取20年一遇（P=5.0%），汛后洪水标准与设计、校核洪水标准相同。

导流输水隧洞根据地形、地质条件，布置在河床右岸，为有压洞，总长
347.902m，利用导流洞段长168.641m，输水设计流量为2.6m3/s，加大设计流量
为3.38m3/s，隧洞围岩均为强、弱风化的花岗斑岩。

输水隧洞结合施工导流洞一
起布置设计，为折线转弯洞，转角44º，施工期为导流洞，长385m（其中后期封
堵168.641m），圆形有压洞，洞径D=3m，衬砌厚度为0.35m，施工结束后将导
流洞采用龙抬头方式改造成输水隧洞，封闭导流洞进口段。

改造后的输水隧洞长347.902m，由进口段、前输水隧洞段、竖井、闸室段、龙抬头段、原导流洞段组成，进口段明渠段长4.5m，底坡i=0，底板高程2701.2m，为2×3m矩形断面，
设一道拦污栅，后接喇叭进口段及方变圆渐变段；前输水隧洞段洞径为2m，衬
砌厚度0.3m，采用200#钢筋砼衬砌；坚井闸室段：闸室段设在里程0+109～
0+112m处，设1.8×1.8m平面检修钢闸门一道，上设竖井启闭，竖井内径3m，
高54.4m，采用C20钢筋砼衬砌；龙抬头段：长59.307m，内径2m，采用钢筋砼
衬砌，后接输水导流共用段。

隧洞出口转弯渐变段设重力墩，并在其上预留待建
电站引水岔口，隧洞出口布置一道1.2×1.2m弧形闸门，配一台LG-20t回转式螺
杆启闭机，闸后设计长15m陡坡，为1.2×2m矩形断面，陡坡后设消力池，经水
力计算，消力池长15m，宽3m，深3.5m。

通过消力池消能后水流经30m长明渠
进入天然河道。

2 隧洞开挖
2.1施工布置
导流输水隧洞布置于大坝右岸，进口、出口位置开阔，施工条件较好。

硐室
开挖采用双向开挖，施工设备均按2套配备，进出口位置各设置混凝土拌合站一座，运输道路畅通。

2.2施工顺序
导流洞进口只切开不马上进洞，待输水洞锁口后（并清除好上部危石）再开
挖导流洞进口锁口。

此后，二洞各自向前掘进，输水洞挖至斜坡段，暂停、待导
流洞挖过二洞交汇处的三角地支护和衬砌好，再进行斜坡开挖。

出碴：输水隧洞采取人工装有轨矿车运出洞口外，卸于坡下后二次转运至弃
碴场。

竖井的扩井碴，在竖井下方设置装车料斗，将渣卸入矿车运走。

2.3开挖断面与进尺
隧洞均为全断面掘进。

Ⅲ类围岩进尺1.7m，周边孔距＜50cm，Ⅳ类围岩进尺1.3m，周边孔＜40cm，Ⅴ类围岩进尺1.0m，周边孔距＜30cm。

2.4施工工序及施工方法
施工程序为：测量放线—风钻造孔—装药—连线—起爆—通风散烟—安全处理—出碴。

采用光面爆破分台施工。

隧洞开挖施工关键在于硐室爆破开挖，爆破质
量控制制约开挖尺寸质量、进度及处理成本，是关键工艺。

（1）测量放线：根据隧洞轴线桩、三角网基准桩、水准基准桩等按图纸进行复核，并根据施工实际需要增设控制点。

据测量控制桩点交汇隧洞洞口位置。

洞
身开挖中，每排炮测设周边线和中心线。

（2）风钻造孔：用YT—28气腿式风钻造孔，孔深1-1.5m，炮眼布设本着密
集形，小药量、弱爆破多循环的原则，以保证对围岩扰动最小。

（3）装药：掏槽孔、崩落孔、底孔采用集中装药，周边孔采用分段间隔装药，药卷直径20~25mm。

爆破参数根据钻眼速度快；炸药消耗少、炮眼利用率高；石碴块度与抛掷地点适应装碴要求；开挖断面符合设计要求；尽量平顺整齐、不欠挖；最大限度地减轻对围岩的破坏以减少支护工作量；并确保施工安全的原则根
据工程经验及爆破实验确定。

（4）连线：按爆破设计连线，雷管采用1~15段延期迟发非电毫秒雷管；
（5）起爆：人员及机械撤离至安全地带，完成警戒后火雷管起爆
（6）通风散烟：采用55KW轴流式通风机挂500mm风带抽风排烟。

风带安
装于隧洞顶部。

并在洞内设置中间接力风机以保证及时尽快散烟。

压入式通风风机布置在洞外，距离洞口的距离5m；风机与风管要连接紧密，不能有漏风现象，风管与风管用专用接头连接，防止漏风；风管吊挂要平直、拉
紧吊稳，避免出现褶皱增加阻力。

风管末端距工作面有效距离不超过15m。

（7）安全处理：由爆破人员确认起爆成功后解除警戒，安全撬挖人员进入现场人工撬除边顶危石。

（8）出碴：平洞段采用ZL40装载机运碴堆碴场。

（9）排水：平洞段隧洞下坡段排水采用洞底开挖排水沟自流排到洞外。

上坡段设置集水井，采用水泵抽排水。

洞外设过滤池，施工废水经过滤后排入河内。

（10）施工用电：隧洞洞内开挖及工作面施工用电采用行变把电压变为36V
安全电压，确保人员安全。

（11）预防塌方措施：先排水、短进尺、弱爆破、强支撑、快支撑、快衬砌。

3 隧洞不良地质段及塌方的防治
预防塌方的措施：先排水、短开挖、弱爆破、强支撑和快衬砌。

围岩较坏，
易产生坍塌地段，采用超前支护法进行开挖，并利用超前钻孔探水、排水，预防
坍塌冒顶。

4 不良地质段开挖措施
开挖前打超前锚杆、排水锚杆，爆破循环进尺控制在1M范围，爆破后随即
进行喷砼—安设锚杆—钢支撑—喷砼进行施工。

在岩石破碎带、不稳定的地段施工时，采用下列措施：
（1）按先小后大，先上后下的顺序施工。

（2）掘进时降低顶眼位置，减少装药量。

（3）边掘边锚，早锚早喷。

（4）锚后，先喷薄层砂浆临时封闭围岩，最后分段喷射混凝土。

（5）锚杆加深加密，喷射混凝土加厚，砂浆锚杆的钢丝绳尖端焊螺帽。

（6）带棚打锚杆
（7）打超前锚杆
5 特殊地质地段的应急预案
不良地质断层破碎带、软弱夹层，在施工时，可能会出现坍方等现象。

针对
以上情况，制定如下施工技术方案：
（1）作好超前地质预测预报和施工工程中的监控量测工作。

（2）隧洞开挖根据地质情况采用注浆小导管超前支护，成孔困难时，采用自进式锚杆超前支护。

在施工时，根据围岩变化情况及时改变开挖方法。

（3）在断层破碎地段，为保证开挖安全，采取短进尺，密边眼，少药量开挖，对掌子面采用早喷浆和喷射砼进行封闭。

（4）对围岩稳定性差的地段及时进行钢架加强初期支护。

（5）如洞室开挖喷锚支护后，变形不能稳定，则提前进行二次衬砌。

（6）加大抽排水及打排水锚杆。

6 结语
在施工过程中，导流输水隧洞里程输0+047.900m～0+054.700m段采用12架
钢支撑支护，里程导0+028.000m～0+032.500m段采用9架钢支撑支护，里程导
0+384.500m～0+338.400m段采用61架钢支撑支护，里程导0+147.000m～
0+155.130m段采用16架钢支撑支护，里程导0+201.200m～0+240.100m段采用
66架钢支撑支护，同时并采用喷素混凝土及打锚杆进行初期支护。

在施工过程中，遇到地质条件较差段，通过一系列措施，避免了隧洞塌方、漏顶等情况的出现。

本工程自2009年2月正式开始施工，到2009年5月导流输水隧洞贯通，没
有发生任何安全事故和质量事故，保证了度汛工作的正常进行，对整个水库工程
的施工起到了关键性和决定性的作用。

通过完工验收，投入使用后，过水、关水
效果较好。

参考文献：
[1]《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》DL/T5099-1999.
[2]《锚杆喷射混凝土支护技术规范》SL 52-93.
[3]《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》GB6722-2003.
[4]《水利水电工程施工测量规范》SL52-93.
[5]《水利水电工程爆破施工技术规范》DL/T5135-2001.
[6]《老君山水库设计施工技术要求》.。