水利工程隧洞施工技術(shù)探討

烏魯木齊葛洲壩新疆工程局（有限公司） 王興俊

水利工程隧洞施工技術(shù)探討

烏魯木齊葛洲壩新疆工程局（有限公司） 王興俊

水利工程隧洞一般可分為四種，即小型隧洞、中型隧洞、大型隧洞和特大型隧洞。其中，中小型隧洞是水利工程中最常見的也是數(shù)量最多、應(yīng)用最為廣泛的隧洞。本文，筆者就水利工程中中小型隧洞的施工技術(shù)進行探討。

一、隧洞進口邊坡支護和隧洞出口邊坡支護施工技術(shù)

在進行隧洞的進口設(shè)計和出口設(shè)計時，一般應(yīng)遵循“早進晚出”不刷坡的原則或盡可能少刷坡的原則。具體講就是要對隧洞洞口的山體盡可能少刷坡，甚至不刷坡，對洞口周邊工程進行妥善保護，尤其是要保護好洞口的地質(zhì)和水文環(huán)境。一般而言，應(yīng)想方設(shè)法為洞門設(shè)計創(chuàng)設(shè)有利條件。在設(shè)計時優(yōu)先考慮無洞門設(shè)計，確實需要開設(shè)洞門的，可采用斜洞門設(shè)計或非擋墻洞門等簡易型洞門設(shè)計。這樣，不僅能夠較為有效地保護洞口環(huán)境以及洞口處的山體坡積層，降低對周邊環(huán)境的不良影響，還能使運行期間的檢查維修更為方便。

在進行邊坡支護的過程中，一般采用在開挖的同時進行支護的施工方法。在巖石開挖過程中，若發(fā)現(xiàn)存在不穩(wěn)定的巖體，應(yīng)利用錨桿實施支護處理，以確保邊坡巖體的穩(wěn)定性和安全性。在選用錨桿時，應(yīng)按照實際所需的規(guī)格大小進行選擇，若發(fā)現(xiàn)支護難度較大時，可考慮采用混凝土噴施的方法以加強其支護的牢固性。

二、水利工程中隧洞的開挖與支護施工技術(shù)分析

1. 隧洞Ⅰ類圍巖—Ⅱ類圍巖的開挖與支護施工。對隧洞Ⅱ類圍巖進行開挖施工時，一般采用全斷面開挖的方式。鉆孔的深度為3.50m，循環(huán)進尺3.20m。對炮孔開挖進行布置設(shè)計時，應(yīng)進行現(xiàn)場爆破試驗，以確定具體的爆破參數(shù)。

2. 隧洞Ⅲ類圍巖—Ⅳ類圍巖的開挖與支護施工。對于此類隧洞的圍巖采取的開挖方式也是全斷面開挖，其鉆孔深度、循環(huán)進尺的規(guī)格與隧洞Ⅰ類圍巖—Ⅱ類圍巖相同，即鉆孔深度也為3.50米，循環(huán)進尺也是3.20m。在進行炮孔開挖布置時，應(yīng)嚴格按現(xiàn)場爆破試驗來確定爆破參數(shù)，以確保爆破安全、成功。

3. 對隧洞基本穩(wěn)定型的圍巖的開挖與支護施工。對于此類隧洞的圍巖，應(yīng)根據(jù)實際選擇合適的爆破炸藥，即選用密度低、猛度適中、威力強的光面爆破炸藥，一般使用非電毫秒雷管加塑料導爆管引爆，爆破的周邊孔之間的距離、輔助孔之間的距離，也應(yīng)根據(jù)實際情況進行確定。應(yīng)選用合適的循環(huán)進尺，隨機錨桿應(yīng)隨著掌子面而跟進，采用一邊支護，一邊開挖的方式，盡量使支護與開挖同步施工。這樣，不但能夠加快施工進度，還可以對圍巖變形進行有效控制，確保水利工程隧洞施工的安全。

4. 對隧洞穩(wěn)定性較差的圍巖進行開挖與支護施工。由于這類巖層結(jié)構(gòu)疏松，再加上局部受到水的作用，軟化現(xiàn)象比較嚴重，用手就可將這類巖石掰成碎塊，其穩(wěn)定性非常差。根據(jù)這類圍巖的特點，一般采用的流程是：首先進行全斷面開挖，然后用鋼纖維混凝土對掌子面進行封閉，接著安裝格柵，進行超前支護施工和鎖腳錨桿施工，最后噴上混凝土。在施工時，為了使圍巖變形程度降到最低，首先要用鋼釬維混凝土對整個掌子面進行封閉處理，然后在隧洞頂拱輪廓線外的25 cm處120°范圍內(nèi)，打上兩排規(guī)格為5m的超前錨桿，以達到超前加固的目的。

5. 對隧洞不穩(wěn)定類型的圍巖進行開挖與支護施工。由于這種類型圍巖的穩(wěn)定性極差，爆破發(fā)生后立即就會塌方，施工時應(yīng)注意以下幾點。

（1）妥善處理地下水。在樁號之間，采用線流形式、面滲形式和集中涌水形式等進行處理。這種滲流量非常大，能夠使巖體穩(wěn)定性能迅速下降，無法確保圍巖的穩(wěn)定，就連施工人員也很難到現(xiàn)場進行施工，因此，在開挖之前，應(yīng)先用風鉆和花管等進行排水處理。

（2）對巖體斷層、破碎帶進行施工時，由于此類圍巖為軟性巖體，拱、掌子面等處極易出現(xiàn)線狀滲水或面狀滲水，導致頂拱在開挖過程中極易發(fā)生坍塌事故，因此可以采用以下三種方法： 自掌子面沿輪廓線向前方巖體內(nèi)打入φ50@20mm 的超前小導管，用支護好的鋼支撐打入小鋼管和前方巖體形成的支撐體系，臨時共同承受頂部土體壓力，在臨時支撐體系的保護下采用淺孔小炮或風鎬、挖掘機開挖，單循環(huán)進尺0.5～ 0.8m； 在開挖出的輪廓面上立即噴射厚度為5～ 10 cm 的鋼纖維混凝土封閉巖面，及時控制圍巖變形；架設(shè)型鋼、打鎖腳錨桿，模噴混凝土封閉頂拱。

三、調(diào)壓井的開挖、支護施工技術(shù)分析

要確保施工方案的合理性、科學性和可行性，應(yīng)對隧洞的地質(zhì)環(huán)境進行深入地勘測調(diào)查，獲取準確的地質(zhì)資料，為施工方案的制訂提供可靠的資料依據(jù)。所以，在進行調(diào)壓井開挖施工之前，必須開挖一口直徑大約為2 m的圓形導井，一則可以幫調(diào)壓井排除，二則也有助于進行詳細的地質(zhì)勘查。為了防止調(diào)壓井導井開挖時出現(xiàn)井口塌方的問題，應(yīng)在井口下大約5m的地方進行掛網(wǎng)噴錨，將井口牢牢地鎖住。開挖調(diào)壓井時，應(yīng)進行全斷面開挖，其鉆孔的深度為2.5m，循環(huán)進尺為2.20m。進行炮孔布置開挖施工時，還應(yīng)進行現(xiàn)場爆破試驗，以確定爆破參數(shù)。在進行鉆孔施工時，一般應(yīng)用手風鉆。在噴混凝土時，噴漿機應(yīng)選用合適的型號。對豎井圍巖進行支護施工時，應(yīng)適時用水泥砂漿錨桿予以適時支護，其錨桿的長度為4m，直徑20mm。

四、隧洞混凝土襯砌

中小型隧洞的設(shè)計與施工必須采用復合式支護襯砌形式作為隧洞的支護襯砌結(jié)構(gòu)體系，即一次支護根據(jù)洞身圍巖的實際條件可聯(lián)合或分別采用噴、錨、網(wǎng)、鋼拱架和管棚等支護，在適當時機二次襯砌鋼筋混凝土。其中，混凝土砌筑從隧洞中間伸縮縫處開始襯砌，按照設(shè)計分倉澆筑。把混凝土從攪拌站用罐車運至澆筑段，然后直接卸入混凝土泵料斗內(nèi)，經(jīng)導管由模板下料口入倉，分層鋪料，每層厚度約為40cm。下料由底拱開始，兩側(cè)均勻下料，逐漸升高至邊頂拱。采用2.2kW軟軸插入式振搗器振搗密實，并做好封倉處理。在生產(chǎn)實踐中，以降低施工難度，節(jié)省成本，取得高效率及高效益為最終目的。因此施工過程中，在采用成熟的施工方案的同時，要有創(chuàng)新意識，不斷完善、優(yōu)化水利工程施工方案，只有這樣施工技術(shù)才能不斷進步。

總之，水利工程隧洞施工技術(shù)是關(guān)系著隧洞質(zhì)量、安全的主要因素，相關(guān)人員應(yīng)認真研究施工方法，引進新的施工工藝，不斷提升隧洞施工技術(shù)，以更好地為水利工程建設(shè)服務(wù)，推動我國水利工程事業(yè)更好更快地發(fā)展。