水利工程施工6

第六章地下建筑工程

简介

水利水电工程中的地下建筑物，一般可分为过水和不过水两大类。前者包括引水隧洞、导流隧洞、泄洪隧洞、排沙隧洞、尾水洞及调压井等；后者包括交通运输洞、地下厂房、变压器室、母线室、地下洞库等。地下建筑物的施工，主要包括洞室岩石开挖、出渣、临时支护、混凝土衬砌、洞室灌浆及质量检查等，同时还须妥善解决施工动力供应、洞内外交通运输、通风、散烟、除尘、排水和照明等问题。

地下建筑物施工具有以下特点：施工场地受到限制，施工干扰大，施工组织比较复杂；地质和水文地质条件复杂多变，围岩安全稳定性问题突出；地下通风、采光、除尘等施工条件相对较差，劳动强度大。随着我国近年来大型水利水电工程的高速发展，地下厂房等地下建筑物的规模及施工难度不断增大，对地下建筑物的施工技术提出了更高的要求。

本章主要以地下建筑工程施工中的洞室开挖、衬砌施工和锚喷支护等为主线，介绍以下内容：

（1）地下建筑工程的施工程序

（2）钻孔爆破方法开挖

（3）掘进机开挖

（4）衬砌施工

（5）锚喷支护

（6）地下工程施工的辅助作业

第一节地下建筑工程的施工程序

施工程序问题涉及到整个地下建筑物施工的全过程，要求在总体规划的基础上，安排好各部位、各工种的先后施工顺序，以保证均衡、连续、有节奏地完成各项作业。

一、平洞的施工程序

开挖和衬砌（支护）是平洞施工的两个主要施工过程。平洞施工程序的选择，主要

取决于地质条件、断面尺寸、平洞轴线长短以及施工机械化水平等因素；同时要处理好平洞开挖与临时支撑、平洞开挖与衬砌或支护的关系，以便各项工作在相对狭小的工作面上有条不紊地进行。

（一）平洞的施工工作面

平洞施工工作面，不仅影响到施工进度的安排，而且与施工布置也有密切关系。一般说来，平洞开挖至少有进出口两个工作面。如果洞线较长，工期紧迫，仅靠进出口两个工作面不能按期完工，则应考虑开挖施工支洞或竖井等来增辟工作面。

工作面的数目可按下式进行估算。

（6-1）

式中[T]——平洞施工的限定工期，月；

L——平洞的全长，m；

N——工作面的数目；

V——平洞施工的综合进度指标，m/月；

l max——施工支洞（或竖井）的最大长度（或高度），m；

v——施工支洞（或竖井）的综合进度

指标，m/月。

在确定工作面的数目和位置时，还应

结合平洞沿线的地形地质条件、洞内

外运输道路和施工场地布置、支洞或

竖井的工程量和造价，通过技术经济

比较来选择。如果有永久性支洞或竖

井，如交通洞、通风洞、调压井可以利用时，应优先考虑，以节省临时工程的费用。至于临时性的支洞与竖井，应尽量选在施工、运行比较方便的位置。

（二）平洞的开挖程序

平洞开挖有全断面开挖、断面分部开挖和导洞开挖等方法。不同的开挖方法，其程序也有所不同，它们的主要特征和适用条件如下所述。

1．全断面开挖

如图6-1所示，全断面开挖是将平洞整个断面一次开挖成洞。衬砌或支护，须待全洞贯通以后或者待掘进相当距离以后修筑，并视围岩允许暴露时间和总的施工安排而定。

全断面开挖一般适用于围岩坚固稳定，对应f≥8～10，有大型开挖衬砌设备的情况。目前国内外的全断面开挖高度一般为8～10m，主要由使用的多臂钻机或全断面掘进机的工作高度（直径）控制。

采用全断面开挖方法，洞内工作场面比较大，施工组织因工作面宽而比较容易安排，施工干扰也较易解决，有利于提高平洞施工速度。

2．断面分部开挖

断面分部开挖是将整个断面分成若干层和块，分层分块开挖推进，分部开挖适用于

围岩较差、洞径过大的平洞开挖。如果围岩比较稳定，洞线又不太长，

可先分部开挖掘进，贯通以后再进行衬砌。在地质条件较差，围岩允许暴

露时间不宜过久条件下，可采用上部开挖一段以后，将顶拱衬砌支护好，

再进行下部开挖，以策安全。

分部开挖的主要优点是不一定需要大

型设备，就能进行大断面洞室的开挖，比较机动灵活，能适应地质条件的变

化。采用分部开挖、分部衬砌支护的措施，使施工组织比较复杂，施工速

度受到影响。

断面分部开挖从开挖形态上通常分为

台阶法开挖和导洞法开挖。

（1）台阶法开挖。当洞径或洞高在

10m以上，基本上都采用台阶法开挖。按开挖程序不同，台阶法开挖又分正台阶法和反台阶法。开挖程序为自上而下的正台阶法在大型平洞中使用普遍，其上层开挖高度一般为6～

8m，如图6-2所示。上部断面掌子面钻爆布孔与全断面法基本相同，下部台阶的钻爆因有两个临空面，爆破效果较好。当隧洞的断面尺寸较大时，其下部台阶的开挖可以采用露天深孔

梯段爆破的方法，以提高施工效率。（2）导洞法开挖。导洞法开挖是在隧洞断面中开挖一个导洞，然后再在导洞的基础上扩大至整个断面的开挖方法。导洞的形状和尺寸应根据导洞的

位置、山岩压力、出渣运输、通风和排水等要求来确定。导洞的断面较小，有利于围岩的稳定；同时，通过导洞的开挖，可进一步探明地质情况，并利用导洞解决排水问题；导洞贯通以后还有利于改善洞内通风条件。

按照导洞在设计断面中的相对位置，导洞法开挖可分为上导洞、下导洞和上下导洞

等不同方式，见图6-3（a）、（b）

和（c）。下导洞法适用于围岩比较稳

定的情况；围岩稳定性差时，多采用

上导洞法或上下导洞法。对于大断面

隧洞，若地下水丰富，又缺少大型开

挖设备，常采用上下导洞法，其中上

导洞用来扩大，下导洞则用来出渣和

排水，上下导洞用斜洞或直井连通。

（三）平洞的衬砌或支护施工

平洞开挖以后，除非地质条件特别好，