水利工程隧洞施工技術(shù)及處理措施分析

扎西頓珠

摘要：文章針對(duì)現(xiàn)代水利工程隧洞施工，結(jié)合西藏某地區(qū)水電站實(shí)例，從隧洞開挖施工、鋼拱架施工、襯砌施工三方面分析了隧洞施工技術(shù)及其要點(diǎn)，提出了相應(yīng)的處理措施，并介紹了有效預(yù)防和處理隧洞塌方的方法，旨在為工程的順利實(shí)施提供可靠的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：水利工程；隧洞開挖施工；鋼拱架施工；襯砌施工；水電站 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TV542 文章編號(hào)：1009-2374（2016）08-0119-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.061

如今，水利工程正迎來全新的發(fā)展局面，但也面臨著許多的考驗(yàn)，使得施工質(zhì)量逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)問題。為滿足人們的迫切需求，為社會(huì)提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，還需進(jìn)一步加強(qiáng)水利工程的施工技術(shù)研究。隧洞是水利工程的重要建設(shè)環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量與工程好壞有著直接的聯(lián)系，所以應(yīng)對(duì)其給予足夠的重視。在實(shí)際的施工過程中，由于會(huì)受到外界各種因素的影響，使得隧洞施工的難度較大，對(duì)于隧洞施工，支護(hù)是保證施工質(zhì)量與安全的重要前提，如果未對(duì)支護(hù)給予高度重視，將有可能引發(fā)塌方等嚴(yán)重的事故。因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的工程情況，采取有效措施保障隧洞施工安全，確保工程順利實(shí)施。

1 工程概況

某水電站位于西藏某地區(qū)某傾多鎮(zhèn)，距傾多鎮(zhèn)12km，距某城43km，下游距河口20.5km，是波得藏布干流四級(jí)開發(fā)的第三級(jí)水電站，上接熱西水電站，下鄰朱西水電站，壩址以上流域面積為2453km2，多年平均流量為132.0m3/s。多年平均懸移質(zhì)含沙量為0.036kg/m3，為少沙河流，多年平均總輸沙量為18.0萬t。

2 隧洞開挖施工技術(shù)

在對(duì)隧道進(jìn)行開挖的過程中，應(yīng)根據(jù)工程的施工情況選取適宜的開挖施工技術(shù)，從而在確保施工進(jìn)度的基礎(chǔ)上，有效提升開挖質(zhì)量，避免欠挖等問題的發(fā)生。在選取具體的開挖施工技術(shù)時(shí)，應(yīng)對(duì)隧洞圍巖的類型、斷面進(jìn)行充分的分析和了解。一般而言，在實(shí)際情況中較為常用的開挖技術(shù)主要有兩種：

2.1 全斷面開挖法

這種開挖技術(shù)適用于圍巖情況較為良好的隧洞中。如果圍巖的質(zhì)地較硬，可采取鉆爆的方式形成隧洞，然后再進(jìn)行必要的支護(hù)施工。全斷面開挖的主要特點(diǎn)為可以大幅提升施工效率，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)很大程度上縮減施工周期。在實(shí)際施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)的組織方案進(jìn)行施工，以免受到交叉施工等問題的影響和干擾。

2.2 導(dǎo)洞開挖法

這種開挖技術(shù)與全斷面開挖的不同之處主要為，首先需要在隧洞的斷面上實(shí)施開挖，然后根據(jù)具體的設(shè)計(jì)方案確定導(dǎo)洞的具體尺寸與形狀。這種開挖技術(shù)更加靈活，可以在施工中對(duì)前方的地質(zhì)情況進(jìn)行探明，利于隧洞排水，還能為后續(xù)的隧洞通風(fēng)等提供一定便利，此外，這種開挖方法的爆破施工效果更加明顯。

3 鋼拱架施工

用于隧洞支護(hù)的鋼拱架有許多種類型，較為常用的兩種為工字鋼形式與格柵形式。根據(jù)隧洞斷面的輪廓，對(duì)鋼拱架實(shí)施加工，同時(shí)通過放樣制成彎曲的模型。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求完成加工的鋼拱架，需要進(jìn)行組織試驗(yàn)，以明確其尺寸等參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求。在加工過程中，為確保鋼拱架滿足實(shí)際要求，其外圍的輪廓誤差不得超出3cm，平面翹曲度不得超出2cm。鋼拱架單元需指明其單元號(hào)與類型，并盡量存放在干燥無水的地方。保證鋼拱架外圍包裹足夠厚的保護(hù)層，噴漿厚度達(dá)5cm之后再進(jìn)行安裝。如果隧洞圍巖與鋼拱架之間存在間隙，應(yīng)在縫隙處墊上一個(gè)墊塊。定位筋連接鋼拱架與圍巖，在實(shí)際情況中盡可能使用錨桿進(jìn)行定位。在上述準(zhǔn)備工作均已完成之后，即可開始安裝，安裝的施工流程如下所述：

第一，人工安裝分片鋼拱架，在隧洞的掌子面組裝鋼拱架，同時(shí)擰緊連接螺栓。

第二，在安裝之前，需要對(duì)掌子面進(jìn)行全面的檢查，同時(shí)對(duì)鋼拱架底端的殘?jiān)M(jìn)行挖除，然后使用石塊或方木對(duì)高度進(jìn)行調(diào)整。

第三，鋼拱架完成校驗(yàn)之后，每隔2m加固一次，確保鋼拱架與圍巖完全貼近，無法貼近的地方需使用石塊等進(jìn)行充填。對(duì)于安裝而言，焊接是十分關(guān)鍵的工藝，其施工要求為：（1）焊接施工前，需對(duì)接頭進(jìn)行檢查，確保接頭滿足相應(yīng)規(guī)范的要求；（2）焊接過程中所用的焊條、焊劑等材料必須符合相關(guān)規(guī)定，其性能、型號(hào)等都需與設(shè)計(jì)要求相匹配；（3）焊接施工開始前，需要對(duì)焊接的位置進(jìn)行全面的處理，清除銹跡、油漬，確保焊接完成后不會(huì)出現(xiàn)缺口等現(xiàn)象；（4）焊接施工開始前，應(yīng)結(jié)合具體的施工條件開展試驗(yàn)工作。

4 隧洞襯砌施工

4.1 襯砌施工設(shè)備

本工程采用C20混凝土進(jìn)行襯砌施工，隧洞的襯砌結(jié)構(gòu)如圖1所示，襯砌工藝選取組合模板，混凝土攪拌機(jī)選用JG500，由人工進(jìn)行上料，分別在進(jìn)口處、出口處、支洞口處進(jìn)行混凝土材料生產(chǎn)。結(jié)合本工程隧洞的實(shí)際特點(diǎn)與現(xiàn)有的生產(chǎn)力，每倉的長(zhǎng)度確定為10m。為滿足施工質(zhì)量要求，采取混凝土泵送頂模的方式。澆筑施工過程中，需根據(jù)不用情況采取相應(yīng)的振搗設(shè)備進(jìn)行搗固密實(shí)。隧洞襯砌施工前，需先對(duì)洞身實(shí)施沖洗，以此避免附著的雜質(zhì)影響正常施工。

4.2 鋼筋的制備與安裝

施工人員應(yīng)按照?qǐng)D紙與規(guī)范制備鋼筋。鋼筋的規(guī)格必須滿足后續(xù)綁扎與焊接施工要求，搭接雙面要求接頭的實(shí)際長(zhǎng)度不低于所用鋼筋直徑的4倍，主受力筋的長(zhǎng)度不得低于其直徑的20倍，受接筋接頭的長(zhǎng)度不得小于其直徑的30倍。鋼筋在使用前必須進(jìn)行除銹，鋼筋綁扎要做到牢固、均勻，同時(shí)還要為后續(xù)施工留下一定保護(hù)層。

4.3 模板安裝

鋼筋綁扎施工完成且通過質(zhì)量驗(yàn)收后即可開始模板安裝。模板安裝的流程為：（1）安裝前對(duì)模板進(jìn)行檢查，模板不得存在形變、不平整等情況，檢查合格后在其表面均勻涂抹脫模機(jī)，安裝必須緊密牢固，相鄰兩個(gè)模板間的接縫應(yīng)嚴(yán)密，否則將會(huì)影響后續(xù)施工；（2）在混凝土強(qiáng)度達(dá)到總強(qiáng)度的50%時(shí)，拆除模板；（3）對(duì)于非定型的組合式模板，應(yīng)先對(duì)其中心進(jìn)行調(diào)平，然后檢查模板的中心是否與隧洞中心重合，如不重合應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。

4.4 混凝土澆筑施工

（1）為確保混凝土材料質(zhì)量，禁止在施工中隨意更改配比，在施工前應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)，嚴(yán)格控制誤差；（2）盡可能縮短混凝土的運(yùn)輸時(shí)間，以防止出現(xiàn)離析等現(xiàn)象，如果混凝土出現(xiàn)離析、沁水等現(xiàn)象，應(yīng)視作廢料進(jìn)行處理，禁止再次使用；（3）此次施工的混凝土坍落度應(yīng)嚴(yán)格控制在8～14cm之間，在運(yùn)輸前，應(yīng)對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行檢查，以防出現(xiàn)漏漿。泵送應(yīng)保持連續(xù)性，導(dǎo)管中的殘留漿液應(yīng)及時(shí)清理，以免堵塞導(dǎo)管；（4）澆筑施工中應(yīng)安排專人對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督和指導(dǎo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不當(dāng)之處并進(jìn)行有效的整改。澆筑完成后應(yīng)由監(jiān)理人員負(fù)責(zé)驗(yàn)收。在對(duì)第一層基巖進(jìn)行澆筑時(shí)，需要在澆筑面先鋪上一層厚度為2～3cm的水泥砂漿層，以確?；炷量梢愿玫仞そY(jié)，有效防止脫落問題的發(fā)生，為隧洞的后續(xù)施工奠定良好的基礎(chǔ)。

5 隧洞塌方處理及預(yù)防

有效防止隧洞塌方是切實(shí)保證隧洞施工安全和質(zhì)量的關(guān)鍵所在，所以施工人員應(yīng)對(duì)其給予足夠的重視。施工開始前，根據(jù)地質(zhì)勘查結(jié)果，結(jié)合工程實(shí)際情況與具體要求編制一套詳細(xì)且全面的施工方案。施工階段中，需要對(duì)隧洞的實(shí)際情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)的結(jié)果和施工反饋信息對(duì)施工方案進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和修正，以此有效提高方案的可行性與科學(xué)性，起到有效預(yù)防隧洞塌方的作用。除此之外，從施工的角度講，還需做好以下三個(gè)方面的工作：

5.1 縮短開挖進(jìn)尺

對(duì)于巖性發(fā)育情況相對(duì)較差的隧洞而言，在施工中應(yīng)制定一套可靠且行之有效的進(jìn)度控制計(jì)劃，爆破施工中盡可能減少實(shí)際裝藥量，并做到放小炮或直接不放炮。在現(xiàn)場(chǎng)施工條件允許的情況中，可采取多人開挖的方式，但要保證斷面的規(guī)整性，為隧洞支護(hù)施工奠定良好的基礎(chǔ)，有效降低塌方等事故的發(fā)生幾率。

5.2 隨時(shí)觀測(cè)隧洞情況

隧洞施工過程中，應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件與水文地質(zhì)進(jìn)行定期的量測(cè)與觀察，深入分析二者的具體變化規(guī)律，根據(jù)規(guī)律制定一套針對(duì)性施工方案。如果實(shí)際情況的地質(zhì)構(gòu)造情況較為復(fù)雜，則需在適當(dāng)?shù)奈恢寐裨O(shè)收斂計(jì)，以便對(duì)巖體實(shí)際穩(wěn)定性進(jìn)行超前預(yù)報(bào)，為施工提供可靠依據(jù)。

5.3 切實(shí)加強(qiáng)圍巖支護(hù)

加強(qiáng)圍巖支護(hù)不僅是隧洞施工的重點(diǎn)環(huán)節(jié)之一，也是有效預(yù)防隧洞塌方問題的關(guān)鍵舉措，及時(shí)且正確地設(shè)置圍巖支護(hù)可以從根本上消除隧洞塌方。支護(hù)方法也有許多種，不同時(shí)期、不同類型的圍巖所適宜的支護(hù)方式也會(huì)有所不同，施工中需要結(jié)合具體情況酌情處理。

6 結(jié)語

總而言之，隧洞施工質(zhì)量是決定水利工程好壞的關(guān)鍵，由于施工影響因素較為復(fù)雜，所以在實(shí)際的施工過程中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)一些問題。為此，應(yīng)在充分考慮各項(xiàng)影響因素的基礎(chǔ)上，制定科學(xué)合理的施工方案，把握每一個(gè)施工的細(xì)節(jié)，關(guān)注施工質(zhì)量控制，確保施工技術(shù)發(fā)揮出真正的作用。此外，施工人員還要進(jìn)一步加強(qiáng)安全意識(shí)，強(qiáng)化施工管理，提升自身的技術(shù)應(yīng)用水平，做好靈活應(yīng)變，規(guī)范施工，進(jìn)而從根本上提高水利工程隧洞的施工質(zhì)量。

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（責(zé)任編輯：小 燕）