淺談水工隧洞工程施工技術(shù)要點

陳林

【摘 要】本文淺析了水工隧洞工程的結(jié)構(gòu)特點、施工工藝及相關(guān)配套施工技術(shù)，為今后參與水工隧洞工程施工提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】水工隧洞；施工；技術(shù)

【Abstract】This article analyzes the structural features， the construction process and related technical hydraulic tunnel construction project， provide a reference for future involvement hydraulic tunnel construction.

【Key words】Hydraulic tunnel；Construction；Technology

1. 水工隧洞工程的簡介

水工隧洞工程分導(dǎo)流隧洞和引水隧洞，一般由進(jìn)明渠、進(jìn)水塔、洞身段、出口明渠等主要結(jié)構(gòu)物和進(jìn)出口擋水圍堰等臨時結(jié)構(gòu)物組成。進(jìn)口、出口明渠較長，邊坡較高；隧洞洞身多為圓形斷面，進(jìn)口段為漸變結(jié)構(gòu)，中部有封堵段（漸變斷面）。出口明渠由底板、導(dǎo)墻等結(jié)構(gòu)物組成。

2. 主要項目施工技術(shù)

2.1 進(jìn)口、出口明渠開挖。

水工隧洞進(jìn)出口明渠邊坡較高，一般均達(dá)15 m以上，上部為全風(fēng)化覆蓋層，下部至強(qiáng)風(fēng)化區(qū)。需分層、分區(qū)開挖，分層支護(hù)，可采用人工風(fēng)鉆、三臂鑿巖臺車水平鉆爆破或潛孔鉆等豎直鉆孔梯段開挖。人工風(fēng)鉆開挖層高1.5～1.8 m，潛孔鉆開挖層高一般為2.5～6.0 m。

2.2 洞身開挖。

（1）圓形隧洞身一般需分多層開挖施工。上部開挖與普通隧道施工方法基本相同，視圍巖工程地質(zhì)條件，Ⅱ、Ⅲ類圍巖采用全斷面法，Ⅳ類圍巖采用上下臺階法，Ⅴ類圍巖采用預(yù)留核心土環(huán)形開挖法。進(jìn)口漸變段、洞身加寬段等特殊部位一般采用多臺階法開挖，以確保施工安全和洞身穩(wěn)定。洞身上部開挖采用無軌運輸，裝載機(jī)裝碴。

（2）洞身底層采用控制爆破技術(shù)，挖掘機(jī)裝碴，無軌運輸。底部（特別是圓形隧洞）開挖須十分小心，防止造成較大超挖，循環(huán)進(jìn)尺不宜太大，以2～3 m為宜。裝碴作業(yè)對隧洞底部圍巖擾動較大。全風(fēng)化或破碎松散圍巖段需預(yù)留保護(hù)層，機(jī)械清碴至20～30 cm厚度時，應(yīng)改由人工清碴，所有浮碴、松動塊石、積水必須清理干凈，如果底部開挖控制不好，清底后超挖非常嚴(yán)重，有時超挖量甚至達(dá)到設(shè)計砼厚度的1～2倍，需全部用該部位同標(biāo)號砼回填，成本較高。水工隧洞開挖的基本要求是“限超不欠”，且在實際施工中執(zhí)行得比較嚴(yán)，二次襯砌結(jié)構(gòu)中有大量鋼筋，如果出現(xiàn)欠挖，則鋼筋就難順利安裝且造成保護(hù)層不夠。

2.3 建筑物基礎(chǔ)開挖。

進(jìn)水塔基礎(chǔ)等部位為重要的建筑物基礎(chǔ)，為減少爆破震動對基礎(chǔ)圍巖的不利影響，防止損害圍巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)，須采用預(yù)留保護(hù)層法開挖。完整性較好的圍巖預(yù)留保護(hù)層厚1.0m左右，上部0.8m采用淺孔松動爆破開挖，底部0.2m采用人工撬挖至設(shè)計高程。完整性較差的圍巖預(yù)留保護(hù)層應(yīng)大于 1.0m，均采用人工撬挖完成。

2.4 建筑物基礎(chǔ)清理、驗收。

建筑物基礎(chǔ)清理標(biāo)準(zhǔn)相對嚴(yán)格，預(yù)留保護(hù)層開挖完成后與監(jiān)理工程師進(jìn)行聯(lián)合測量，檢查開挖斷面是否滿足設(shè)計要求，一般不允許存在欠挖。完整性較好的圍巖清除浮碴、人工撬除松動巖塊、打除巖石尖角、對光滑層面進(jìn)行鑿毛等處理后，用高壓風(fēng)水吹洗巖面至干凈，清除積水、巖屑、油漬，對于破碎松散圍巖則用高壓風(fēng)吹干凈。斷層破碎帶及影響帶部位依規(guī)范或設(shè)計要求進(jìn)行加深處理，挖除深度為破碎帶寬度的1.5倍。經(jīng)過上述處理，由業(yè)主、監(jiān)理工程師、設(shè)計代表、當(dāng)?shù)刭|(zhì)檢部門、施工方共同組成的聯(lián)合驗收組檢查、簽認(rèn)覆蓋驗收資料后方可開始下道工序施工。

2.5 明渠結(jié)構(gòu)物施工。

進(jìn)口明渠主要結(jié)構(gòu)物為進(jìn)水塔、導(dǎo)墻及底板，出口明渠主要結(jié)構(gòu)物為導(dǎo)墻、底板、消力池等。導(dǎo)墻、底板主要為平面結(jié)構(gòu)，底板采用普通組合模板立模，導(dǎo)墻一般采用大面懸掛模板立模。進(jìn)水塔、消力池主要為異形結(jié)構(gòu)，采用木板加工成異形模板，其表面需覆蓋一層較為光滑的膠合板以保證脫模后砼表面光潔。進(jìn)水塔為過水隧洞的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)物，門槽、門楣等預(yù)埋件及金屬結(jié)構(gòu)安裝、二期砼結(jié)構(gòu)尺寸要求精度高，是施工質(zhì)量控制的重點和難點。

2.6 洞身襯砌結(jié)構(gòu)物施工。

作為有壓結(jié)構(gòu)，水工隧洞洞身二次襯砌砼設(shè)計厚度一般在800 mm以上，部分設(shè)計厚度達(dá)1800 mm以上，且均有配筋，主筋一般為φ28～φ36的二級鋼筋。對于隧洞二次襯砌厚度大、含筋量大的特點，合理的施工組織及方案是保證順利施工和工程質(zhì)量的重要前提。主要的施工設(shè)備配置：大能力砼輸送泵、鋼筋臺車、底拱模板臺車、邊頂拱臺車，具體數(shù)量以施工進(jìn)度確定；鋼筋臺車主要用于安裝邊頂拱部位結(jié)構(gòu)鋼筋；底拱模板臺車用于洞身底拱結(jié)構(gòu)砼施工，長度一般為6～8m；邊頂拱模板臺車用于洞身邊頂拱結(jié)構(gòu)砼施工，最大長度應(yīng)以洞身最小平曲線半徑確定。底拱、邊頂結(jié)構(gòu)砼均采用泵送入倉，附著式平板振動器配合插入式振搗器振搗。

2.7 臨時擋水圍堰施工。

水工導(dǎo)流隧洞等建筑物一般都臨近河邊且低于河水正常水位，進(jìn)出口段基巖裂隙均較發(fā)育，透水性好，故進(jìn)出口明渠施工前必須做好擋水圍堰。

預(yù)留巖坎是在開挖明渠的過程中預(yù)留一定高度、寬度的巖體暫不開挖，以保證汛期明渠及洞內(nèi)干施工，洞內(nèi)及明渠各項目施工完成后進(jìn)行爆破拆除，其特點是施工準(zhǔn)備期短，前提是預(yù)留部分的圍巖完整性較好且經(jīng)帷幕灌漿處理后無較大滲漏現(xiàn)象.土石圍堰是明渠開挖施工前在河岸處填筑圍堰，多由粘土心墻、石碴反濾層、塊石護(hù)面構(gòu)成。其特點是帷幕灌漿工程量較小，但基礎(chǔ)必須開挖至弱風(fēng)化基巖，施工難度大，且只能在枯水期施工。

2.8 水泥灌漿施工。

水工隧洞砼襯砌后，因塌方、超挖及砼收縮形成的空隙必須進(jìn)行回填灌漿，在砼施工期間預(yù)埋灌漿管，待砼澆筑7天可開始灌漿作業(yè)。導(dǎo)流隧洞位于庫區(qū)的淺埋段一般設(shè)計有固結(jié)灌漿，在襯砌砼施工期間預(yù)埋導(dǎo)向管，回填灌漿完成后鉆固結(jié)灌漿孔，進(jìn)行固結(jié)灌漿.進(jìn)水塔門槽底襯、導(dǎo)軌等鋼結(jié)構(gòu)部位施工后需進(jìn)行接觸灌漿以填充金屬結(jié)構(gòu)與砼之間的空隙。

3. 其它要求

3.1 工程地質(zhì)素描。

水工明挖邊坡、洞挖及結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)開挖后覆蓋前，需及時作地質(zhì)素描，由設(shè)計和施工單位共同完成，對開挖后實際出露圍巖的類別、產(chǎn)狀、風(fēng)化程度及斷層、擠壓帶結(jié)構(gòu)等進(jìn)行詳細(xì)記錄和描述，是完善永久結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要地質(zhì)資料，也是施工方向發(fā)包方申請超挖、工期等項目補(bǔ)償重要資料之一。工程地質(zhì)素描是竣工資料的一部分，需與其它資料共同歸檔保存。

3.2 監(jiān)控量測。

水工隧洞進(jìn)出口邊坡高度較高，且下部為主要施工場地，高邊坡的穩(wěn)定情況對下部施工影響較大。邊坡開挖后均需進(jìn)行沉降、水平位移等項目補(bǔ)充設(shè)計的重要資料。大斷面隧洞洞身開挖后需根據(jù)地質(zhì)情況在不同部位進(jìn)行拱頂下沉、水平收斂、錨桿應(yīng)力、拱架應(yīng)變計等項目觀測。

3.3 結(jié)構(gòu)砼外觀質(zhì)量。

水工砼結(jié)構(gòu)物外觀質(zhì)量要求較嚴(yán)，砼施工過程中因振搗、澆筑工藝等影響，表面易產(chǎn)生蜂窩、麻面；因停電、機(jī)械故障等造成砼施工中斷時間過長時需作特殊補(bǔ)強(qiáng)措施，以免產(chǎn)生冷縫形成不利受力結(jié)構(gòu)面。上述施工缺陷和外觀缺陷部位在高速水流長期沖蝕作用下易產(chǎn)生較大空洞，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。故施工過程中應(yīng)嚴(yán)格加以控制。

3.4 防排水。

水工隧洞開挖施工期在滲水部位施作臨時排水孔排水，以減少水壓對洞身穩(wěn)定的不利影響。洞身襯砌一般無防水要求，即“排而不堵”，施工時預(yù)埋排水孔導(dǎo)向管，襯砌后通過導(dǎo)向管鉆永久排水孔。施工縫、結(jié)構(gòu)縫處均不設(shè)止水帶，只在進(jìn)水塔與洞身連接處、有接觸灌漿處等部位設(shè)有銅片、止?jié){銅片。

4. 結(jié)束語

了解水工隧洞工程施工的以上特點，有助于我們在以后參與類似工程施工，供制定總體施工方案、選取施工工藝參考，不足之處敬請專家指正。

[文章編號]1619-2737（2015）12-08-605