长距离输水隧洞施工支洞的规划布置探讨
毛帅
(中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北宜昌443002)
：长距离输水隧洞是输配水工程中常见工程项目，输水隧洞长度较长时，为了满足工期要求，同时降低 施工成本，减少施工难度，保证施工安全，往往需要沿洞线布置一定数量的施工支洞。笔者结合海南南渡江引 水工程中线输水隧洞施工介绍施工支洞布置原则，从施工支洞数量的确定、位置的选择及确定等方面进行分 析，对施工支洞进行合理规划布置，使输水隧洞工程建设顺利完工。关键词：长距离；输水隧洞；施工支洞；规划布置中图分类号:TV554 文献标识码：B 文章编号：1001-408X( 2017) 04-0047-03
摘要
0前言
近几年随着各类跨流域或地区的调配水工程越
5)支洞断面在满足通车，布置通风，供风、 水和电等情况下，尽可能小，以减小洞挖工程量和 保证洞室稳定。
来越多，长距离输水隧洞也更多地被应用到此类工 程项目中，而长距离输水隧洞施工建设不同于一般 的短小隧洞，为了满足工期和安全等要求，往往需 要沿洞线设置一定数量的施工支洞，而施工支洞数 量布置多少、布置于何处成为了一个值得讨论研究 的关键问题，本文结合了海南南渡江引水工程中线 输水隧洞施工支洞布置谈一点个人看法。
2施工支洞的规划布置需考虑的几个 重要问题
2.1
是否需要布置施工支洞
首先，我们都知道，并不是所有的隧洞都需要 设置施工支洞，是否需要布置施工支洞往往是结合 技术、经济和工期等几方面要求综合考虑而最终决 定的。一般情况下为了满足通风排烟的要求，从一 些资料表明钻爆法中若采用管道式通风，独头通风
距离一般为3 km,故每个工作面控制的距离宜控 制在2 km之内，否则通风用电损耗增大，施工成 本将大幅度增加。但有时为了满足工期要求，可能
1施工支洞的布置原则
施工支洞的规划布置应以技术先进、经济适用
为总原则，着力保证工程项目的安全目标、质量目 标、进度目标及成本目标顺利实现。实际规划布置 时应遵循以下几点基本原则：
1)
需要布置更多的施工支洞。例如海南南渡江引水工
满足工期的前提下，应尽量减少施工支洞
程中线输水隧洞起止粧号为K10 + 565〜K23 + 785,
的设置，以节省投资。布置间距也要考虑施工期通
洞线全长13.2 km,抛开技术和经济因素，需要在
风排烟、出渣需要。
30个月的时间里完成，如若不增设足够的施工支
2) 若干施工支洞同时开工的前提下，应保证
洞，是不可能完成的。
每个洞段的工期基本相同。
2.2施工支洞数量的确定
3) 施工支洞地形、地质条件良好，交通便
实际工作中，施工支洞的设置往往是在保证工 利。要尽量减少支洞口洞外明挖量，洞线宜短，且 附近应有足够场地设置临时设施和渣场；施工支洞 要尽量避免地下水丰富、围岩节理裂隙发育段。
4)
期的前提下，尽可能少地设置施工支洞。施工支洞 数量的确定，主要由主洞的长度、地形地质条件、
施工方法和工期要求等通过计算初步确定。例如海 施工支洞应满足其他社会条件，充分考虑
南南渡江引水工程中线输水隧洞洞线长13.2 km,其避开坟墓、果园、耕地和民房等，以方便征地拆迁。
收稿日期：2017-04-25
作者简介：毛帅（1989)，男，湖南衡阳县人，助理工程师，现从事水利工程技术及现场管理相关工作，E-mail:512481313@qq.com。
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红水河2017年第4期
中V类围岩段总长4.7km,汉类围岩段总长1.1 km,瓜类围岩段总长7.4 km,鉴于隧洞洞径较小, 隧洞洞挖施工拟采用传统的钻爆法，依据以往施工 经验和设计提供输水隧洞地质描述，洞挖施工工效 III类围岩按120 m/月、IV类围岩按80 m/月、V 类围岩按40 m/月计算。在不设置施工支洞的情况 下，仅有进出洞口 2个工作面可同时开工，通过简单计算可知，需要时间^
+1100 +
由于此例设置的支洞数量为奇数，故先需确定 第1个支洞的位置，其余2个再按二分法继续往下 分。简单分析可知显然第1支洞的位置应该在全线中点偏右的位置。故有此方程：2000 + 2〇〇4〇1 =^+告，解
得
故
1号支洞位置
粧号为K3 + 167。确定了 1号洞的位置后，计算模 型变为图2。
40
80
120 )/2 = 96.5个月方可洞挖完成，而工期要求洞挖施工必须在16个月内完成。分析可知，在保证 每个工作面工期基本相同的情况下，增加一个施工
支洞即增加2个施工工作面，工期也可以缩短为原工期的n一 + 1^倍（《为施工支洞数量），故而理论上
需设置施工支洞数W = 96.5
16^ -1 « 5个，该工程最
终由于地形条件限制、征地拆迁和前期设计规划等 众多原因，既无法保证每个洞段的施工工期相同， 也无法保证每个支洞都同时开工，故而最终该工程 为了保证项目的整个工期目标，施工支洞增加到了 7 个。
2.3
施工支洞理论位置的确定
在确定了施工支洞的数量后，施工支洞理论位
置确定往往需遵循一个原则：在保证每个支洞同时 进洞的前提下，考虑每个洞段不同的施工工效情况 下，必须保证每个施工支洞所控制的洞段工期相 同。鉴于此，在施工支洞数量较多、围岩情况复杂 多变的情况下分析计算起来相对复杂，需要不断的 试算才能确定理论最佳位置，故本文不再以南渡江 引水工程中的输水隧洞为例介绍计算过程，而是取 一个简单点的计算模型：
某引水隧洞全长6 km,需布置3个施工支洞， 其中 K0~K2 + 000 为 m 类围岩，K2 + 000~K4 + 000 为V类围岩，K4+000〜K6+000为汉类围岩，洞挖 施工工效仍以III类围岩按120 m/月、IV类围岩按 80 m/月、V类围岩按40 m/月计算。计算模型如 图 1。
1号支洞
m类围岩
v类围岩IV类围岩
120m/月
40m/月80ra/月
0
2000
2000-X
w4000
600
单位
图
1
施工支洞理论位置计算模型图（
1)
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2号3S：洞
丨号3乞洞 3^寺支洞
III类围岩
V
类围岩
IV类围岩
120m/月
40m/月
80 m/月0
200( 单位:m _|
1167—3167 4000
AC| | | X] | 2000-600
X2
图
2
施工支洞理论位置计算模型图（
2)
故有此2个方程:1167 - x, 40
40
833 & = 2000 - & 40 + 80=
80
；
解得^二之万。，x2 = 167,故
2号支洞位置粧号为K2 + 250,故3号支洞位置粧 号为 K4+167。
以上例题模型忽略了许多其他的影响因素，比 如支洞的长度、支洞明挖工程量大小、地下水和其 他不良地质等条件、每个工作面能否同时开工等因 素。施工支洞的理论位置计算往往不能一蹴而就, 它需要结合实际情况不断地调整计算从而得到最优 的结果。
2.4施工支洞位置的选择需考虑的几个因素
前面已经简要介绍了施工支洞理论位置的确定 方法，但实际施工支洞的位置选择还需考虑支洞附 近地形地貌、水文地质和交通环境等因素，只有结 合这些因素认真思考、研究，才能科学合理地确定 最优的施工支洞位置。2.4.1
地形地貌条件
施工支洞口地形地貌条件是选择施工支洞位置 需要考虑的一个重要因素，洞口范围地势要低或有 陡壁，前面有宽阔平整的场地，满足了这些条件, 洞外明挖的工作量小，施工支洞洞长也短，进洞 快，洞外也方便布置临时施工营地、弃渣场等施工 场地。若支洞口地势低于主洞与支洞交点，可以使
施工支洞进洞方向为上坡，这样的话，既可以方便
主洞施工时洞内水自然流出，又能避免暴雨季节水 流汇集流人施工支洞，可以减少施工时经常性降排 水的工作量。但有一点需要提醒的是，支洞口要避
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免选择在四面封闭凹地或雨水汇流点等不利地形。例如南渡江引水工程中线输水隧洞中的3号支洞就 位于此不利地形，再加上主洞与支洞交点高程高于 支洞口高程，进洞方向为下坡向，
2.4.3
交通及周围环境
施工交通是所有工程项目必须考虑的一个重要
3
号支洞的玄武
条件，隧洞工程施工时也需要挖掘机、装载机、推 土机、钻机及自卸汽车等各种各样的工程机械，工 程机械的进场、材料及设备物资运输等均需要有良 好的场内场外交通条件，以便节省在施工便道上的 投资。
另外我们在施工支洞选择时也要注意周围的环 境，尽量避开民房、保护性耕地、果园、坟墓等, 只有这样才能方便征地拆迁工作，以便工作顺利 推进。
岩地层节理裂隙发育，导致大范围的降雨和地下水 皆通过岩层裂隙或自流汇集至此处，导致施工支洞 洞挖施工十分困难，虽已进行支洞截渗帷幕灌浆和 增大降排水工作，效果也不甚理想。
2.4.2
工程及水文地质
良好的工程及水文地质条件是非常重要的，施 工支洞在位置选择时应充分了解区域范围内的工程 及水文地质条件，了解地层、构造、岩石和土的性 质、不良地质现象，查明区域范围内的地下水水 位、地下水类型。条件允许的话，尽可能多地避开 以下几类情况：1)不良地质现象发育，对洞内或
洞脸稳定性有直接或潜在威胁的地段；2)岩石和 土的性质严重不良的地段；3
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结语
施工支洞的布置规划是一个非常复杂和重要的
问题，需要考虑的因素很多，本文肯定有诸多考虑 不周的地方。科学合理的布置规划不仅能减少隧洞 的施工工期、保证隧洞施工安全，还能很大程度地 减少隧洞施工投资。因此，施工支洞的规划布置是 一个很值得研究的问题，需要各位工程界的同仁们 继续思考、研究。
参考文献：
)
洪水或地下水对隧
洞施工有威胁或有严重不良影响的地段，尽量避免 在地下水位以下开挖土洞，支洞口高程也不宜低于 防洪标准高程。例如南渡江引水工程中线输水隧洞 中的出口段，围岩地层为富水含泥砂层、黏土层，岩石和土的性质严重不良，洞内多次出现涌水、坍 塌现象，洞外也出现了塌陷，即便采用大管棚支护 措施，效果仍不甚理想，虽然隧洞出口不算是施工 支洞范畴，但这些情况也是我们在施工支洞选择时 需要尽量避免的。
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Discussion on Planning and Layout of Construction Adit of Long-Distance
Water Delivery Tunnel
MAO Shuai
(China Gezhouba Group Corporation No.l Engineering Co., Ltd., Yichang , Hubei , 443002)
Abstract: Long-distance water delivery tunnel is common in water delivery and distribution engineering projects. In the case of water delivery tunnel with long distance, it is necessary to arrange some construction adits along tunnel line to meet schedule requirement, reduce construction cost and difficulty, as well as ensure construction safety. Based on the construction of mid-line water delivery tunnel in Hainan Nandu River Diversion Project, this paper introduces arrangement principle of construction adit and makes an analysis on quantity of construction adit, position selection and determination, etc. to achieve reasonable planning and layout of the construction aidt and complete the water delivery tunnel project smoothly.Keywords : long distance; water delivery tunnel; construction adit; planning and layout
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