石林彝族自治县水务局，云南 昆明 652200
摘要：新建的石林地下水库位于石林县云南昆明台湾农民创业园区东面，地理环境属典型的岩溶喀斯特地貌，地表水资源十分匮乏，建库目的为解决台湾农民创业园区供水的唯一水源，采用地下、地上帷幕灌浆方式进行防渗处理，集水廊道处漏措施是该工程进行地基处理的主要手段之一，对保证建成水库的安全运行及工程建设成败起着重要的关键作用。因此，对地下水库集水廊道施工安全控制策略的研究与探索具有重要的意义。
关键词：地下水库；集水廊道；施工安全；控制策略
石林地下水库处于岩溶喀斯特发育地区，是通过地下岩溶裂隙或溶洞空间蓄水，在岩溶通道发育地带通过建筑地下截水墙（集水廊道）拦截地下水，储蓄于地下洞、隙之后，余水再通过集水廊道斜井回升并贮存于地面，集水廊道的施工安全监控对本工程重大的意义。
1、石林地下水库概况及集水廊道施工背景
石林地下水库地处珠江水系南盘江中上游左岸支流巴江源头。多年平均来水量1298万m3，水库位于石林县鹿阜街道办事处高石哨村东侧，距县城24km，总库容648.82万m3（地表375.48万m3 占57.87%，地下273.34万m3 占42.13%），为小（一）型水库。控制径流面积26.63km2（地表径流1.13 km2、地下径流25.5 km2 ），为年调节水库。工程列入云南省百件骨干水源工程建设规划,是西南五省区重点水源工程近期建设规划项目之一。建设内容有：大坝、输水涵洞、集水廊道、暗河疏通隧洞、帷幕灌浆、库间连通隧洞、溢洪道等。水库功能以解决云南昆明石林台湾农民创业园区用水为主，兼顾解决周边农村生产生活用水，及巴江生态补水，建成后年可供水量797.21万m3，可解决8345 人、1782 头大牲畜、49962 头小牲畜的用水，新增灌溉面积2.6136 万亩，改善灌溉面积8407亩。
2、集水廊道工程施工地质条件
勘探设计的集水廊道项目与坝轴线平行，位于ZK202～ZK914孔间，长约300m，预计高程1811～1827.5m，施工建设目的主要是把发散、分支的地下暗河集中拦截，并保障过流通畅。由于地下集水廊道地质条件复杂，技术难度较大，对工程施工期和工程投资具有很强的指导制约因素，因此，集水廊道必须提前施工，为提供较充分时间处理难以预料的建设难题来保证总体施工进度顺利进行。廊道洞室、围岩洞顶及上部边墙为二叠系下统倒石头组（P1d）砂泥岩夹泥质灰岩。中、下部为石炭系上统马平组（C3m）灰岩、白云质灰岩。岩石为软-中硬岩,围岩类别为Ⅲ-Ⅳ类，洞顶局部区域稳定性差。特别是该段可能存在岩溶洞穴充填物和洞穴坍塌体，存在泥沙、软土等不良地质体，围岩类别局部为Ⅴ类，且极不稳定。对集水廊道开挖需考虑钢支撑或混凝土衬砌。施工时应尽可能提前接触砂泥岩地板以下碳酸岩，分层降低集水廊道底板开挖至岩溶通道，最低开挖高程1811m，由于该段地下水位于洞体中、上部，存在渗（涌）水问题，预计涌水量为地下暗河流量，根据水文分析P=25%一般为0.13-1.18m3/s（洪水除外）,枯期11-次年5月一般为0.13-0.42m3/s，需考虑在雨水枯季施工并采取排水措施。
3、集水廊道施工安全的重要性：
集水廊道施工是石林地下水库工程建设比较重要的单项工程。根据地质勘探设计资料结果，青石坎坝址区地下暗河立体分散不清晰，在地下暗河附近300m范围内都可能存在地下暗河支流分布。地下暗河支流分布高程在1811.00m～1823.00m的12m范围。考虑高程分布范围适当扩大集水廊道不能完全在地下水位以下，集水廊道设计布置长约300m，布置在大坝坝基帷幕灌浆的轴线上。前侧（迎水面）墙布置进水窗口，进水窗口宽1m，高2.3m，水平间距（净距）2.1m，另一向（垂直向）间距（净距）1.2m，前墙厚0.5m；后侧（背水面）墙(3700m2)，并结合大坝坝基帷幕灌浆考虑兼作坝基帷幕灌浆的局部防渗墙，后侧（背水面）墙不设进水窗口，后墙厚0.6m；。顶拱厚0.69m，底板厚0.5m，两端墙厚0.8m。前后侧墙采用横向联系梁加固，联系梁横断面为0.6×0.6m, 水平间距（净距）为2.5m，另一向（垂直向）间距（净距）2.9m。集水廊道采用C25钢筋砼衬砌（防渗标号W6，水灰比<0.6）。
（一）集水廊道工程施工安全方法：集水廊道洞挖石方采用钻爆法施工，平洞段采用机械运输至斜井交岔口处，通过斜井由卷扬机提升吊斗出渣，斜井开挖根据集水廊道高程,分台放坡自上而下开挖, 由卷扬机提升吊斗将渣运至地面。渣运至地面采用装载机转运至大坝下游不远处渣场堆放。临时支护对围岩较完整地段采用喷锚支护,围岩软弱和破碎段采用钢材支护，遇到地质条件极差地段,可采用钢筋混凝土及时衬砌,边浇筑边掘进。土石渣回填人工就近取土石渣回填，蛙式打夯机夯实。
混凝土浇筑由0.4m3搅拌机拌制，混凝土输送泵输送入仓，组合钢模板施工，附着式振捣器振捣。洞内立面回填灌浆、固结灌浆用手风钻造孔，200L灰浆搅拌机制浆，中压灌浆泵灌浆。
集水廊道帷幕灌浆时，顶拱厚需超过1.5 m，采用帷幕灌浆与集水廊道的固结相连接。集水廊道顶拱120度范围内进行回填灌浆（廊道内进行）；集水廊道的顶拱和两端墙设固结灌浆孔（廊道内进行）3排，孔距2 m，排距1 m（梅花型布孔），孔深为两端墙5 m，顶拱4 m。施工中必须回填灌浆完以后再进行固结灌浆，最后进行集水廊道坝段的坝基帷幕灌浆，集水廊道底板以下的帷幕灌浆在廊道内进行。
（二）集水廊道施工应急方案：由于集水廊道的主要功能是把分散的地下暗河水集中到一起，以便截堵。所以集水廊道设置高程较低，均在地下水位以下，施工中有可能发生地下暗河突然涌水、洞顶、侧翼坍塌、掘进地面陷落等危急施工安全。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在施工中除按一般隧洞施工的安全措施执行外，还必须完善以下措施：
（1）集水廊道在地下水位1822m以上必须有不小于2m的高度空间；
（2）预备排水量不小于0.13m3/s（扬程45m）的水泵2-4台；
（3）施工中各种设备（水泵、空压机、抽风机、鼓风机等），必须安装在地下水位1822m以上；
（4）休息期间开挖及运输的各种施工工具必须放置到地下水位1822m以上；
（5）保证出口道路的畅通，保证方便施工人员随时安全退出；
（6）配备不少于3人的安全应急抢救人员和抢救器材，随时做好应急救援的准备和施工通讯畅通。
（4）施工措施：土方开挖由人工配合1.0m3挖掘机开挖，输送带出渣至地面，洞挖采用钻爆法施工，平洞由人工手推车出渣至输送带至地面，自卸汽车运至弃渣场堆放。临时支护用围岩软弱和破碎段采用钢材支护，围岩较完整地段采用喷锚支护。集水廊道回填灌浆、固结灌浆用钻机、手风钻造孔，200L灰浆搅拌机制浆，中压灌浆泵灌浆。
（三）集水廊道施工进度安排
按照本工程的施工进度计划，对总工期影响最显著的拦河坝施工工期为总体控制安排进度计划。工期安排不包括工程筹建期和工程完建期在内共需3年。施工总进度的关键项目集水廊道的施工必须先行开挖，施工选在雨水枯季，施工期定为7个月，最关键是工程不受雨季施工影响且无相互干扰安排洞内施工作业。
（四）集水廊道施工运行中安全与卫生危害因素的分析
（1）集水廊道施工的有害因素有高压、振动、噪音、粉尘等，有害作业的生产部位是洞内开挖过程，有害种类为坠落物、洞内涌水，对作业人员危险、危害程度等级为中等。
（2）生产过程中危险因数较大的设备为风钻、挖掘机、用电设备及塌落物体。
（3）必须配置防火、防电、防雷保护系统措施装置。所有电气设备的绝缘水平，必须满足国家现行的有关标准要求；所有配电装置的安全净距必须符合国家和行业颁布的有关现行标准，供电均采用独立电源供电。
（4）由于集水廊道存在地下河暗流变化，挖掘部位均需设置安全标志和防护设施，需在施工进出口、中段合理位置设置警示标志和防护设施，进出洞内作业人员登记安全监管措施。
（5）集水廊道洞内用电采用电力及人工照明相结合的方式。出渣道路路口、沿线路段、作业面均应设置安全事故照明及疏散指示照明设施及标识。
（6）集水廊道是溶洞型排泄，雨季受地下、地上径流区域的影响，岩溶水暴涨暴落，都存在由于蓄水压力等变化产生对施工不安全不利的因素，如气爆、气蚀，负压等，但因地河溶洞有多处天窗，这些天然的通、排气管道会大大降低甚至消除上述不利因素，会产生大面积塌陷，在地下水位升降变化和潜蚀作用下，会出现局部土层塌陷发生安全事故，必须高度重视避免事故发生。
（五）工程施工区域地震基本烈度为Ⅷ度，施工区域于滇中高原石林岩溶区石板哨宽缓向斜内，石炭系石灰岩岩层平缓微倾向西部，西部的巴江为最低侵蚀基准面。东北部、东部的震旦系基底砂泥岩阻断了地下水向北部南盘江河谷及东部的渗漏；施工区域西北部、北部及东南部存在常年性地下岩溶泉水向排泄，对集水廊道帷幕灌浆中不可预见的大溶洞（或暗河）采用钻孔或竖井开挖后用混凝土进行封堵灌浆。
（1）集水廊道按照防渗帷幕灌浆孔排数量，将帷幕灌浆分为单排孔帷幕和多排孔帷幕两种。如果地质条件比较简单并且水头比较低时，多数采用单排孔帷幕，如果地质条件比较复杂并且水头比较高时，大多数采用两排以上的多排孔帷幕。按照灌浆孔底部是否能够深入相对不透水岩层，可以将帷幕灌浆分为封闭式帷幕和悬挂式帷幕两种。
（2）集水廊道施工安全前期准备的控制
在进行集水廊道施工前需要做一些前期安全准备工作，查清工程的地质情况以及周围环境的相关情况，其次就是进行洞内开挖、现场灌浆试验，目的是为了确定开挖计划、灌浆方法、方式、压力、浆液变换、排距、孔距、材料、质量标准以及检查方法等指导施工。保证在施工过程中能顺利进行。
（3）集水廊道施工工艺的安全控制
地下集水廊道施工工艺安全安全控制主要是对施工设备、开挖断面安全挡护、门洞型砼浇筑、灌浆段段长、钻孔的孔径、孔距钻进方式及灌浆压力和浆液浓度等方面的控制。
地下集水廊道施工设备、设施的专项安全控制：施工方及参建单位对集水廊道应做施工组织安全专项计划并报批管理部门同意并严格组织实施作业程序，洞内施工的设备、设施及作业人员必须要符合项目施工的要求。开挖洞室、出渣、浇筑砼及灌浆所采用的方式、方法、地质条件、灌浆压力等相适应，并且方便安装和拆卸。施工能力必须要满足高峰期所有安全措施需要，增加相应的设备防尘、除尘。在项目施工过程中，所有的开挖设备、浇筑、灌浆设施都应该注意保养和维护，保证其能够正常工作，并准备备用的设备、设施、救援预备队伍。
人员进出集水廊道的安全控制：加强安全生产责任意识宣传、教育和培训，持证上岗做好进出洞内作业人员登记及安全检查、巡查台账记录。
突发事件应急预案的控制：编制与施工相适应的应急救援预案体系并开展演练。施工参建单位应成立安全生产领导机构，人员、物资、设施设备储备。细化洞内作业时安全生产应对明细清单：洞内开挖若出现塌方、塌陷、挡护塌落、涌水、用电事故应急处置措施并组织预演；浇筑砼、洞内灌浆等施工突发事件应对方案、作业人员撤离路线、照明、安全防护措施、应急队伍配置等全体系的安全施工应对措施，确保施工期间作业人员安全生产责任制落实，施工人员意识提高和安全防护措施有保障，预防重大安全事故发生。若出现突发事故，救援人员能及时到位，应对措施有力。
（六）结语：
在石林地下水库集水廊道施工过程中，众多的细节决定着项目工程安全施工的成败，不可疏忽每一个环节，必须从加强领导，安全生产经费有保障，强化安全责任意识有落实、管好人员有方法、落实安全监管制度有保障、及时查处隐患并整改到位有措施。围绕安全生产这个中心狠抓责任落实，坚持“严打、严管、严防、严治”和“抓紧、抓好、抓细、抓实、抓牢”进行安全生产综合治理。为石林水利建设做出贡献。
参考资料：
[1]《石林地下水库工程初步设计报告》；
[2] 《安全生产法新规》；
[3] 王飞.帷幕灌浆施工质量控制[J].科技信息，2011(07)。
论文作者:周晶
论文发表刊物:《基层建设》2016年26期9月中
论文发表时间:2016/12/8
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