水電站引水隧洞開挖及支護的施工技術(shù)

趙 鑫（廣東水電二局股份有限公司，廣州 511340）

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水電站引水隧洞開挖及支護的施工技術(shù)

趙 鑫
（廣東水電二局股份有限公司，廣州 511340）

摘 要：水利水電站是一項復(fù)雜的綜合性工程，也是國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施，經(jīng)濟發(fā)展的重要保障。水電站的引水隧洞建設(shè)是整個水電站建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，受到地形地貌、施工環(huán)境等外界因素的影響嚴(yán)重。筆者將對水電站的引水隧洞開挖和支護技術(shù)發(fā)表自己的看法。

關(guān)鍵詞：水電站；引水隧洞；開挖及支護施工技術(shù)

0　引言

水電站引水隧洞施工主要包括了開挖和支護兩個方面的工作，同時這兩個方面的工作也影響著整個水電站建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。在開挖和支護這兩個工程上能實現(xiàn)保質(zhì)保量的效果，將能在加快引水隧洞工程的施工進度、減少工程投入等方面起到高效的促進作用。

1　水電站引水隧洞的基本定義

水電站發(fā)電的原理是利用大壩上游流水的重力勢能作用，推動水輪機，帶動廠區(qū)內(nèi)部的發(fā)電機組轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生電能。而將上游的流水引到電站的水輪轉(zhuǎn)動區(qū)域的這條引水通道就是引水隧洞。水利建設(shè)部門根據(jù)引水隧洞的水流情況和是否存在自由水面，將隧洞分為有壓引水隧洞和無壓引水隧洞。引水隧洞一直是水電站建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，在篩選引水隧洞洞線設(shè)計方案時，設(shè)計師要遵從洞線盡量短、隧洞內(nèi)轉(zhuǎn)彎的數(shù)量盡量少、上下游水流能夠順利銜接的原則。工程設(shè)計師在選定引水隧洞的設(shè)置區(qū)域時要考慮到隧洞所處的巖體的穩(wěn)定性和地質(zhì)構(gòu)造，要遠(yuǎn)離地下水的區(qū)域。水電站的引水隧洞存在的施工難點有：（1）引水隧洞的施工場地狹小。由于水電站往往是建在群山環(huán)繞，河流湍急的區(qū)域，而隧洞更是在山體里面建造的，這就很容易的壓縮了工程的施工空間，也增加了工程建設(shè)中的各種的不定因素，使得整個工程的施工難度也擴大了。（2）在山體內(nèi)施工，要充分了解山體的地理地貌、巖石狀況，否則施工現(xiàn)場很容易引發(fā)塌陷等情況，施工的安全就變得尤為突出。（3）狹小的施工空間使得工程的施工條件變差，對通風(fēng)、采光、除塵等方面的需求也想到增加。種種難點使得工程的施工難度不斷加大，也要求工程的設(shè)計部門建立設(shè)計方案時，不但要考慮到節(jié)約工程成本的同時也要參考工程的施工環(huán)境、施工需求特點。

2　水電站引水隧洞開挖階段的施工措施

水電站的引水隧洞開挖時要顧及到隧洞洞身面的施工，洞身面關(guān)系到引水隧洞的施工建設(shè)進度。而引水隧洞的洞身面指的是進口面和出口面。如果施工部門遇到施工工期緊，引水隧洞工程量大的時候，就會通過開挖一些支洞、豎井之類的輔助設(shè)施來彌補引水隧洞施工工作面上的不足。施工工作面的位置及數(shù)量確定之后，施工單位要考慮好隧洞洞線的地形地貌情況，施工所需的運輸條件、設(shè)備的情況，工程的成本投入情況，等等各方面的因素，篩選出一種建設(shè)成本投入更合理，工期消耗更短，施工方案更科學(xué)的開挖方案。平洞的開挖方案分為全斷面開挖法和斷面分部開挖法。

2.1全斷面的隧洞開挖法

全斷面開挖的方法通過使用多臂鉆機配合全斷面挖進機能挖掘出8米到10米高的隧洞。全斷面開挖的方法具有隧洞同時掘進開挖、引水隧洞開挖速度快、提高工程的施工工效、減少工程施工消耗的時間，這幾個方面的優(yōu)點。全斷面開挖法的缺點是：巖體性能差、挖掘高度局限、隧洞斷面大、施工的機械化要求高。這也導(dǎo)致了全斷面的開挖方法的局限，全斷面開挖的方法適用的是圍巖穩(wěn)固、堅固的區(qū)域。

2.2斷面分部的隧洞開挖法

斷面分部的隧洞開挖方法就是先將整個隧洞的工作量分成若干個小工作量的隧洞斷面，然后在對這些分成小斷面的隧洞進行開挖施工。根據(jù)開挖方式的不同，有將斷面分部開挖法分為了臺階開挖法和導(dǎo)洞開挖法。臺階開挖法一般應(yīng)用于大型的隧洞工程中，在隧洞中從地面往下開挖或者是才下面往地面挖。臺階開挖法應(yīng)用的是10米以上的引水隧洞工程。導(dǎo)洞開挖法在應(yīng)用時對通風(fēng)排水、巖體類型、導(dǎo)洞的情況這些方面有要求。導(dǎo)洞開挖法的具體操作是：選在引水隧洞的斷面上開挖一個小型導(dǎo)洞，再由這個小型導(dǎo)洞進行擴大面積作業(yè)，直至挖到整個斷面的方法。導(dǎo)洞開挖法根據(jù)導(dǎo)洞周圍的情況和小型導(dǎo)洞的位置，將導(dǎo)洞開挖法分為了上導(dǎo)洞開挖法、下導(dǎo)洞開挖法、上下導(dǎo)洞開挖法。斷面分部開挖法對機械設(shè)備的需求不高，能運用于施工環(huán)境差的隧洞工程中。斷面分部開挖法也適用在圍巖穩(wěn)定性不高。洞徑較大的隧洞工程中。

3　水電站引水隧洞支護階段的施工措施

水電站的引水隧洞是一項長期的工程，每段工程建設(shè)完成之后，或多或少的會受到自然因素或者施工因素的影響，這就要求施工部門要對挖好的地段加以支護保護，鞏固圍巖的穩(wěn)定，確保工程的安全順利施工。進行隧洞支護的操作措施有兩種，混凝土泵隧洞支護法和新奧法隧洞支護法。

3.1混凝土泵隧洞支護法

混凝土泵隧洞支護法的核心是混凝土的澆筑。通過將沖天尾管、排氣管、導(dǎo)管等管道相互連接，構(gòu)成混凝土的輸送管道，在地表將混凝土通過強化的壓力擠壓到模板支撐的倉內(nèi)，從而實現(xiàn)混凝土的澆筑作業(yè)。在運用混凝土泵隧洞支護法時，施工部門要注意的是，混凝土澆筑到頂拱倉面階段，要撤出滯留在倉里的施工工具，盡可能的將倉面的兩端筑高。混凝土澆筑到人孔相平時，就要保護施工人員的安全，將施工人員撤離。人孔洞筑澆完成后，要加大泵機的速率，完成澆筑支護作業(yè)。

3.2新奧法隧洞支護法

施工部門在使用新奧義隧洞支護法是要考慮到隧洞建設(shè)環(huán)境中的巖石的承載能力能否支撐支護作業(yè)。新奧義隧洞支護法分為三個部分：光面爆破開挖、錨噴支護以及圍巖穩(wěn)定狀況檢測。在了解了巖體具體情況后，施工部門運用新奧義支護法的具體操作是：在隧洞的開挖、支護階段，充分利用好巖體在隧洞挖掘過程中發(fā)生的形變，適當(dāng)?shù)倪\用帶有加固作用的材料、工具加固巖體，使得整個受到加固的圍巖具備抵抗外力沖擊的能力，為整個隧洞提供支護保護，達(dá)到工程施工部門保護隧洞的目的。

4　結(jié)束語

總而言之，建設(shè)好水電站將為人民生活、經(jīng)濟發(fā)展，等各個方面帶來促進的作用。而引水隧洞作為水電站建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，工程的設(shè)計以及施工部門要運用科學(xué)合理的開挖方法和支護方法，建設(shè)出質(zhì)量過硬的引水隧洞。這將對整體提升水電站施工效率，減少建設(shè)成本的投入上發(fā)揮著極大促進作用。

參考文獻：

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.120