摘要：通过对广西桂中治旱乐滩水库引水灌区一期工程北干渠线路比选的分析，从施工上阐述线路比选各方案的优缺点，并藉此为工程布置方案提供有力依据。由此分析认为，施工组织设计在工程设计中不仅具有规划作用、组织作用、指导作用，有时会对工程布置方案选择有决定性影响。
关键词：乐滩水库引水灌区一期工程；线路比选；施工组织设计
众所周知，设计是基本建设的灵魂，而施工组织设计是设计文件的主要组成部分。然而，不少人对施工组织设计抱有偏见，施工组织设计在水利水电工程中长期以来并不被人们重视，在一些设计院中施工组织设计更是被认为是一个陪衬物。本文重点阐述施工组织设计在广西桂中治旱乐滩水库引水灌区一期工程北干渠线路比较中所起的作用，简单解析施工组织设计在水利水电工程中的重要性，从而希望引起同行对施工组织设计专业的重视。
1、工程概括
乐滩水库引水灌区一期工程位于广西中部来宾市，总干渠引水口位于来宾市忻城县乐滩水电站坝址左岸，灌区范围跨度大，干、支渠沿线涉及来宾市的忻城县、合山市、兴宾区等市县的乡镇，工程布局较为分散。该工程主要建设内容包括总干渠和北干渠片，设计灌溉面积54.68万亩，总供水人口92.23万人。总干渠沿红水河左岸经忻城县红渡、宁江、新圩、果遂等乡镇，到果遂龙马林场处止，全长30.354km。其中明渠长6.627km，隧洞9条，长22.567km，暗涵4座，长0.857km，倒虹吸2处，长0.388km。北干渠在总干渠末分水后，向东经岭南、合山市区和北泗、河里再向东北经兴宾区桥巩、良塘等乡镇，到正龙乡的略蒙水库止，北干渠全长56.56km，其中明渠长21.385km；暗涵1处，长0.05km；隧洞4处，长26.496km；渡槽19处，长8.263km；倒虹吸1处，长0.743km。工程施工总工期为48个月。
2、北干渠陈村～六浪段线路比选
引水灌区位于桂西山地与桂中盆地过渡地带及桂中盆地内，灌区内主要地貌类型为峰丛洼地、谷地、峰林平原、谷地、残峰、残丘平原、岩溶垄岗等，北干渠从合山市陈村至兴宾区六浪村间为峰丛山地，工程布置方案采用以深埋隧洞为主。根据地形地貌、地质条件，结合施工条件等，对陈村～六浪段线路进行方案比较：
（1）方案一：1.17km陈村～上雷隧洞+8.57km明渠+12.31km王所～六浪隧洞：
陈村～上雷段采用隧洞穿越，然后往东布置明渠经石村、北泗乡西南侧，然后往东南经邓村、桂中机械厂至王所，然后往东进入王所～六浪隧洞，至桥巩乡屯武村六浪屯处隧洞出口止。该方案比较段线路长22.05km，其中明渠段长8.57km，6隧洞段长13.48km。
（2）方案二：20km陈村～六浪隧洞：
方案二全部采用隧洞，渠线从陈村处开始较方案一洞线稍往南布置，至上雷村附近，往东经北泗乡北侧的六里、北泗35KV变电站、关云长纪念馆，然后转向东南直线穿越洛山至六浪间的峰丛山地，隧洞出口与方案一线路的王所～六浪隧洞出口一致，全长20.12km。
陈村～六浪段线路平面布置示意图
3、线路比选的施工组织设计方案
（1）方案一
陈村～上雷隧洞长1.17km，采用一般钻爆法施工，8.57km长的明渠也采用普通的施工方法即可满足施工要求，本方案主要难度在于12.31km长的王所～六浪隧洞的施工，需专门进行施工组织设计。
王所～六浪隧洞长12.31km，开挖断面尺寸5m×5.36m（宽×高），大部分为Ⅲ类围岩，局部为Ⅳ类，稳定性一般。隧洞沿途地形较高，地面高程200m～300m，施工时除从进、出口同时进洞外，拟在金鸡、金樟、下坡等村庄附近布置3个竖井支洞，竖井深度分别为113m、137m、163m，竖井上部洞身段岩体破碎夹泥，强风化，围岩类别为Ⅴ类，中部洞身段以弱～微风化为主，岩体比较完整，围岩类别以III类为主，竖井下水平支洞段岩体比较完整，围岩类别以III类为主，竖井上部采用挂钢筋网、喷砼、系统锚杆以及砼衬砌支护，下部采用挂钢筋网、喷砼、随机锚杆支护。竖井间距3km～3.98km，各掘进工作面长度约1.5km～1.99km，隧洞施工总共设有8个工作面。考虑到隧洞开挖断面为中断面，开挖出渣采用有轨运输方式，竖井支洞按双罐笼布置，矩形断面尺寸4.7m×2.6m，井底用平支洞与主洞环形连接，支洞断面按有轨运输双行道布置，洞宽5m，洞高3.2m，支洞与竖井连接处设调车段、转料间、讯号间、排水间等。
（2）方案二
窑瓦～六浪隧洞陈村～六浪段长约20.12km，隧洞断面为圆型，衬砌后洞径5.2m。隧洞沿线岩层普遍较平缓，沿线围岩类别以Ⅱ～Ⅲ类为主。
窑瓦～六浪隧洞陈村～六浪段拟采用TBM施工，隧洞开挖从隧洞出口进洞，从下游往上游掘进，施工中若遭遇大规模突水、涌泥等险情，可自流排水，处理险情较为主动。为对洞内地质情况更为直观、准确的了解，更好的为隧洞开挖做先导工作，施工组织设计上在北泗附近设置了北泗检查洞。根据地质资料，隧洞出口、北泗检查洞附近的主洞洞段地质条件较差，采用钻爆法施工，其余洞段地质条件较好，采用TBM法施工，施工方案见示意图：
隧洞出口处为顺向坡，洞段位于地下水位下。岩溶发育程度为弱发育～中等发育。开挖过程中若遇到溶洞，易发生涌水涌泥现象，该段拟采用钻爆法施工0.6km，待支护完成后，TBM滑行通过。
隧洞中间段（桩号4+196～7+196），拟利用北泗检查洞作为施工支洞，采用钻爆法提前施工，待支护完成后，TBM滑行通过。
其余隧洞段16.52km拟采用TBM施工，圆形断面，开挖直径5.94m。
4、线路比选各方案的优缺点
（1）方案一
主要优点：①明渠段长，工程地质条件明了。
主要缺点：①明渠深挖方，边坡稳定问题突出；②北泗组岩溶发育程度为中等～强烈发育，岩溶规模发育要大；③沿线洞顶水头高，存在突发涌水涌泥的风险，洞内涌水不能自排，发生淹洞风险极大；④需要加强超前地质预报；⑤隧洞沿线地面均在洞顶100m以上，布置施工支洞困难，因此考虑布置了3条施工竖井，由于受地形限制，竖井支洞最大深度约163m，存在出渣速度慢、排水比较困难等问题，且采用深竖井作为施工人员设备进出和出渣排水通道，一旦遭遇大规模突水、涌泥，排水抢险极端困难，工期难以保证；⑥隧洞从陈村、江那村旁穿过，凿岩机及炸药爆破造成的震动及噪音对隧洞附近居民区影响很大，不利于工程施工的顺利进行；⑦上雷～王所段 8.8km的明渠挖深在15～20m之间，隔断了渠道两侧的交通，给当地群众的生产、生活带来不便。
（2）方案二
主要优点：①线路沿线估算涌水量较小；②北泗组洞段短，岩溶发育程度为弱～中等发育，溶洞发育规模小；③隧洞部分洞段位于地下分水岭下部，岩溶发育规模小一些；④地下水能自排，隧洞被淹的风险小；⑤隧洞开挖从隧洞出口进洞，从下游往上游掘进，施工中若遭遇大规模突水、涌泥等险情，可自流排水，处理险情较为主动；⑥采用TBM施工，避免了钻爆法放炮所产生的烟尘，开挖灰尘量大大降低，加上TBM刀头面上自备的喷水除尘和吸尘系统以及从洞外送入隧洞工作面的通风系统，使隧洞工作面的环境得到了很大的改善。
主要缺点：①沿线洞顶水头高，存在突发涌水涌泥的风险；②需要加强超前地质预报。
除了具有机械化程度高、掘进速度快的优势外，同时减少了施工支洞的数量和相应的临建设施，为隧洞施工创造了更为安全、文明的施工条件。TBM法与钻爆法施工特点对比分析详见下表。
TBM法及钻爆法施工特点比较
5、线路比选结论
通过投资估算，方案一工程投资35599万元，方案二工程投资39838万元。从经济角度来比较，方案一比方案二投资少4239万元，占该线路段总投资的10.6%，方案一优于方案二；但从施工技术上比较得出，方案二虽然投资较大，但其施工进度快，施工风险低，且对环境破坏小，运行管理方便，故乐滩水库引水灌区一期工程推荐采用方案二即TBM施工隧洞线路方案，也得到了发改委的批复。
由此可见，在工程设计过程中，特别对于长隧洞项目的设计过程中施工组织设计对项目的线路选择、投资、进度等都有着非常重要的作用。在工程设计阶段，我们应该结合施工组织设计去着重研究工程布置的可行性、经济性，从而使项目更趋于合理、经济。
论文作者:陆华南
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/31
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