南水北调工程西甘池隧洞工程施工方案的调整孙丽曼

1、南水北调工程西甘池隧洞工程施工方案的调整（孙丽曼）时间： 2011-06-23 08:44:00来源：北京水务摘要 由于各种因素的影响，“南水北调”西甘池隧洞工程原施工方案无法适应进度要求，现场技术人员根据工程特点，就前期的隧洞开挖施工方案和后期的混凝土衬砌方案在工艺、方法上进行调整，既保证了工程质量，又满足了进度要求，取得了良好的效果。关键词 西甘池隧洞 垭口明挖 自密实混凝土 方案调整中图分类号TV511 文献标志码B 文章编号1673-4637（2011）01-0059-041 工程概况西甘池隧洞位于“南水北调”中线（北京段）惠南庄泵站至大宁调压池输水干线范

2、围内，距房山镇约14 km。隧洞结构形式为PCCP 管道和钢筋混凝土复合衬砌结构，双洞平行布置，单洞长1 800 m（桩号：12+300-14+100），开挖洞径为（5.3  6.36）m。城门洞型，钢筋混凝土衬砌长度1 205 m（进口段： 12+300-13+095，出口段：13+690-14+100），衬砌后直径5.1 m。隧洞位于山前丘陵地区，洞顶围岩厚度一般为（18 38）m，垭口段（桩号13+000-13+095）最薄为13.3 m，主要是大理岩夹滑石片岩，围岩破碎，稳定性较差，属浅埋隧洞。2 方案调整的必要性在西甘池隧洞工程中，前

3、期由于多种原因，造成拆迁不到位，征地交付推迟，施工单位无法按合同开工，实际开工日期推迟了5 个多月，而按照有关部门的要求，工程完工时间已经确定，按原来1 800 m 全部洞挖、中间13+200 处设置竖井的施工方案，进度无法满足，要想如期交工，原定的施工方案、进度计划必须调整。3 前期开挖方案调整3.1 工期分析及施工必备条件3.1.1总工期分析根据现场实际情况，预计实际工期为396 d，扣除前期修建施工道路、土石方明挖、加固洞脸和后续验收等工作后，隧洞开挖支护和混凝土衬砌可以利用的时间为：进口段284 d， 241个工作日，出口段2

4、99 d，254 个工作日。3.1.2混凝土衬砌工期分析及施工条件（1）隧洞混凝土衬砌总长1 205 m，按每段12 m长计算，每段需要60 h 完成，2.5 个工作日，折合4.8 m/d 进尺。（2）混凝土衬砌由于受到施工空间、工艺、工序和设备的限制，只能从一头向另一头逐段进行，按原施工方案，最多在进出口段两个工作面同时施工，需要工期为1 205÷4.8÷2=125.5个工作日，留给隧洞开挖支护的时间太短，无法完成。如果采取措施，增加混凝土衬砌工作面到3 个，即把1 205 m 分成3 段，每段400

5、m左右，则衬砌需要83 个工作日， 98 d 完成，留给隧洞开挖支护的时间为进口241-83=158 个工作日、出口254-83=171 个工作日。（3）通过分析论证，可以通过以下3 种方式增加混凝土衬砌工作面：垭口段明挖（取消现有竖井）；增加竖井（原有竖井位置调整）；通过施工支洞进洞。3.1.3隧洞开挖支护工期分析及施工条件各类围岩开挖日进尺是根据不同地质条件、不同施工条件、不同出渣方式和以往经验计算出的基本平均日进尺，在实际施工中，还要根据地质条件的具体情况及时进行调整，预计工期如表1。表1 隧洞各类围岩需用工期通过计算

6、，隧洞开挖支护至少需要574÷158=3.64 个工作面才能完成，原方案中可以利用竖井来增加工作面，但由于竖井不便进出和使用大型设备，出渣效率低，一旦垭口段出现涌水、塌方、随打随衬等不利条件叠加的情况时，上述工期的保证率将会大大降低，很难保证按期完工，安全隐患也会大大增加。3.1.4分析结论通过对隧洞施工各工序占用时间的量化分析，本工程的关键路线是进口到垭口段（795 m），关键节点是类围岩的开挖（2 段共395 m）和混凝土衬砌（1 205 m），必须有4 个开挖工作面和3 个衬砌工作面，才能满足工期要求。3.2 开挖方案选择3.2

7、.1可选择方案方案一是增加垭口段明挖和取消现有竖井（排气井移至明挖处），将每条长1 800 m 的隧洞改为2 段短（进口段700 m、出口段1 005 m）隧洞，增加了2 个隧洞开挖工作面和1 个混凝土衬砌工作面，见图1。方案二是在12+900 和13+400 处设置2 对竖井（取消现有竖井），增加2 个石方洞挖工作面，以压缩石方隧洞开挖的施工时间，见图2。待隧洞贯通后，将1 205 m 混凝土衬砌段分成3段，分别由进口、1 号竖井和出口各承担400 m左右。方案三是在垭口段上游或下游增加2&#

8、160;条支洞，增加2 个开挖工作面和一个混凝土衬砌工作面，达到压缩进口段类围岩石方开挖的工期和进口段795 m混凝土衬砌的工期的目的。方案四是对进口和垭口段类围岩进行固结灌浆，改善围岩的成洞条件，提高日进尺，缩短工期，在基本保持原施工布置的条件下按期完工。3.2.2比选结果通过工期、安全、费用、风险等几方面的分析，除灌浆加固方案（方案四）费用太高，效果的确定性低，不予考虑外，其他方案比较见表2。表2 各方案分析情况汇总由于竖井拆迁占地迟迟不能落实，因此现场选择垭口段明挖方案进行施工。3.3 实施效果方案一垭口段明挖，既消除了地质不确定因素导致的垭口洞挖和竖井施工的安全隐患

9、，又增加了工作面，相应缩短了工期。但在实际施工过程中，随着洞挖的进程，揭露出的围岩情况与设计地质情况相差较大，受不良地质、特殊地质情况影响，单循环进尺减小，增加了型钢钢架加强支护等措施，延缓了洞挖进度，导致隧洞开挖贯通日期大大延后，给后期的洞穿管及混凝土衬砌施工预留时间不足。4 后期混凝土衬砌方案调整4.1 衬砌方案调整的必要性由于上述各种因素影响，隧洞贯通后，预留给3600 m长的隧洞衬砌、洞内管道安装、管外混凝土回填三项工作的时间仅为4 个月，前面已经计算过，按照原设计方案：隧洞贯通后每12 m为一段，进行厚（40  50）cm 

10、的钢筋混凝土衬砌施工，衬砌全部完成后进行洞内管道安装和厚20 cm的管外填充混凝土回填，仅混凝土衬砌施工就需要98 d 的时间，工期远远不够，必须进行方案调整。4.2 PCCP 管做内模方案4.2.1方案介绍通过进行反复的方案论证和对比，并与业主、监理、设计研究决定，用PCCP 管做内模的方案，即隧洞开挖完成后，先安装PCCP 管道，然后采用PCCP管子做混凝土内模，将隧洞衬砌和管道混凝土同时浇筑完成。由于PCCP 管不允许开浇筑仓口，管与洞壁之间处于基本封闭状态，且浇筑空间狭小，采用常规混凝土施工很难确保浇筑质量。经过认真研究，并咨询相关专家

11、，最终决定，除垭口下游1 005 m 段中围岩较好的无筋洞段采用80 m为一单元的自流平砂浆回填外，其余围岩地质条件较差的洞段，采用40 m为一单元的双层配筋+自密实混凝土浇筑，利用自密实混凝土无需振捣而依靠自重均匀填充浇筑空间的优势，实现既保工期又保质量的目标。方案调整示意详见图3。4.2.2试验段施工本施工方案在国内尚属罕见，没有相关的规范和经验可以借鉴；常规隧洞衬砌长度在20 m以内，现场为满足工期、技术、质量要求，采用40 m为一浇筑仓段是否可行；自密实混凝土能否将狭小的浇筑仓填充密实；如何确保浇筑过程中不出现漂管等问题都需要进行试验和研究。因此在正式施工前选择垭口上游左、右

12、洞的洞口第一个浇筑仓进行试验，为大规模施工提供必要的参考和数据。左洞第一仓浇筑中，通过观察孔发现，混凝土被泵送压力反向压至距下料口较远的一侧并充填密实，距离下料口较近一侧顶部却出现了长约8 m，高（40 50）cm 左右的空隙，这跟预估的情况正好相反，详见图4。即使加大泵送压力，效果也不明显，预埋的第二根泵管更无法发挥作用。为将空隙部位灌注密实，不得不重新布置了一路泵管进行浇筑。吸取第一个试验仓的经验，在浇筑右洞第一仓时，将泵管长度由30 m加长为38 m，距堵头模板约4 m长。通过布设在两仓头模板处的观察孔可以看到，42.38 m长的浇筑仓被完全填充密实。4.3 

13、;灌浆方案调整配合衬砌方案调整，隧洞固结灌浆、回填灌浆的施工顺序和工艺也进行了相应的调整。固结灌浆在初期支护的强度达到设计要求后即进行，提前对地质条件较差的围岩进行固结加强。4.4 泵管布设方案调整实际施工时由于泵管过长和混凝土堵塞滑轮等因素影响混凝土泵送管无法移动，为此，现场又对泵管布设方案进行了调整，采用价格较便宜的125 无缝钢管作为泵送管，钢筋弯曲成U型驮住钢管焊接在钢架或外层钢筋上，无缝钢管不拔出仓内与混凝土埋设在一起。4.5 实施效果方案调整和改进后，西甘池隧洞洞穿PCCP 管与管后混凝土衬砌施工日均进尺达13.3 m / d，月进

14、尺达400 m / 月，在不计洞穿PCCP 管工期的情况下，该方案比原衬砌计划4.8 m / d的日均进尺提高了2 倍, 且混凝土浇筑过程中未发生漂管现象。现场制作的614 组抗压试块，抗压强度在（31.6 52.2）MPa，强度满足设计要求。5 实际工期通过适时调整施工方案、编制详细的进度计划和严格的过程管控，西甘池隧洞工程实际完工日期为2007 年12 月23 日，实际总工期为18 个月24 d，与合同工期18 个月相比延长24 d，与业主要求的2007 年第四季度阶段性施工进度目标相比提前8 d 完成。6 结语以往强调工程开工前必须有施工组织设计，否则不得开工，但有相当多的工程虽然编制了施工组织设计，但实际执行却不如人意，甚至有的根本无法实施