中小型水工隧洞設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化探討

肖桂花

【摘要】摘要隨著社會(huì)的發(fā)展和人們的需要，傳統(tǒng)的水工隧洞已不能社會(huì)的需求。中小型水工隧洞的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合時(shí)代的發(fā)展和實(shí)際需要。據(jù)調(diào)查，水工隧道根據(jù)洞室斷面以及各種因素其大致可分為四種類型。此外，像對(duì)于隧洞進(jìn)出口設(shè)計(jì)、隧洞設(shè)計(jì)、水工隧道結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)、水工結(jié)構(gòu)防水原則等都要遵循一定的原則。另外還要做好輔助部門的工作，“后勤工作”的完善與否和工地施工質(zhì)量的好壞直接掛鉤。只有將每一步工作都落實(shí)到位，對(duì)于不足之處進(jìn)行優(yōu)化才能提高中小型水工工程的質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)快速施工。

【關(guān)鍵詞】水工隧洞；設(shè)計(jì)；施工優(yōu)化

水工隧洞的設(shè)計(jì)和施工的優(yōu)化運(yùn)用到像我國(guó)大型的調(diào)水工程，例如像南水北調(diào)、引灤如唐、引江濟(jì)太等。水工隧洞的設(shè)計(jì)及施工的優(yōu)化和我們的生活息息相關(guān)。為此筆者查閱相關(guān)文獻(xiàn)，寫的此文以期為讀者以及相關(guān)工作人員有所幫助。

1、中小型水工隧洞規(guī)模及類型劃分

之所以稱之為水工隧洞是由于最大應(yīng)用于在調(diào)水工程，當(dāng)然水工隧道也可以運(yùn)用到其他行業(yè)。根據(jù)運(yùn)輸距離的不同其規(guī)模也不盡相同。例如短型水工隧道、中長(zhǎng)型水工隧道以及長(zhǎng)型水工隧道等。其類型的劃分又根據(jù)隧洞洞室的斷面、跨度的大小等因素分為四類。其四類優(yōu)缺點(diǎn)不盡相同，但是大致都包含“小”和“長(zhǎng)”的特點(diǎn)。為此對(duì)于用途和地質(zhì)的差異其設(shè)計(jì)要以“三規(guī)模、四類型”為依據(jù)。

2、隧洞進(jìn)出口設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“早進(jìn)晚出，不刷坡或少刷坡”的原則

隧洞，一般情況下大都是在山間或地下進(jìn)行作業(yè)的工程。所以在對(duì)隧洞進(jìn)出口設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厣襟w地質(zhì)和周圍的環(huán)境綜合分析。筆者認(rèn)為在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循11個(gè)字。即早進(jìn)晚出、不滑坡或少滑坡。在這11個(gè)字的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)出口進(jìn)行改造，例如像無(wú)洞門設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)易洞門設(shè)計(jì)的方案。另外。值得一提的是，對(duì)進(jìn)出口還要定期的進(jìn)行檢查、保養(yǎng)，以防有潛在的安全隱患。

3、隧洞結(jié)構(gòu)防水原則應(yīng)以堵為主！限排為輔

隧洞防水結(jié)構(gòu)原則的建立是綜合地質(zhì)環(huán)境，水文環(huán)境考慮的。例如在提出以堵為主、限排為輔的防水原則時(shí)是根據(jù)隨著工程的不斷推進(jìn)地表將出現(xiàn)下陷而提出的。傳統(tǒng)的隧洞結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)作中，由于運(yùn)載量的不固定以及水壓的作用，其表面會(huì)出現(xiàn)裂痕進(jìn)而使外水內(nèi)滲、內(nèi)水外滲的現(xiàn)象。而“以堵為主、限排為輔”則恰恰彌補(bǔ)了這一缺陷。

4、中小型隧洞主要施工方案優(yōu)化

筆者認(rèn)為要想使中小型隧洞施工方案得到優(yōu)化應(yīng)從施工支洞的優(yōu)化、開(kāi)挖施工機(jī)械優(yōu)化、輔助設(shè)施的優(yōu)化、爆破循環(huán)優(yōu)化等四個(gè)環(huán)節(jié)著手處理。

4.1施工支洞優(yōu)化

工程隊(duì)在進(jìn)行隧洞工程施工時(shí)，為在投資最少的情況下獲取最大的利潤(rùn)，往往在施工主洞的同時(shí)，另外設(shè)置支洞。隨著支洞設(shè)置的越來(lái)越普遍化，其不足之處也愈發(fā)明顯。由于工程隊(duì)在施工時(shí)對(duì)支洞設(shè)置的多少控制不好。如果支洞設(shè)置的太少，其節(jié)約了投資的資金，但是，從另一方面講，工程隊(duì)的施工工期將大大延長(zhǎng)，其各種費(fèi)用也需要一筆很大的資金，另外，其對(duì)主洞的施工和建造都有一定的影響；相反，如果支洞的設(shè)置過(guò)多，其有利于通風(fēng)排煙、在設(shè)置支洞時(shí)，可以跳過(guò)一些地面重要建筑物的地基，但是，其成本將大大增加，其施工隊(duì)的經(jīng)濟(jì)效益不能達(dá)到最大化。在對(duì)整個(gè)隧洞工程進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，可以對(duì)支洞的設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化。而其的優(yōu)化不是盲目的，而是在勘察地形，考慮地質(zhì)，綜合效益的基礎(chǔ)上進(jìn)而設(shè)計(jì)出合理數(shù)量的支洞。

4.2開(kāi)挖施工機(jī)械優(yōu)化

作為開(kāi)挖隧洞的工具，其作用十分重大，可以說(shuō)沒(méi)有工具隧洞施工進(jìn)度就會(huì)停滯不前，另外，工具的優(yōu)劣也會(huì)直接影響隧洞工程的好壞。為此，在整個(gè)隧洞工程施工的過(guò)程中對(duì)施工工具進(jìn)行優(yōu)化是十分有必要的。通過(guò)調(diào)查了解到，在隧洞工程施工過(guò)程中最常用到的是多臂鉆和手風(fēng)鉆這兩種工具。但是又由于多臂鉆和風(fēng)鉆工作效率和體積的大小都不盡相同，所以在進(jìn)行對(duì)主洞和支洞進(jìn)行施工時(shí)應(yīng)采用不同的工具。例如在對(duì)支洞進(jìn)行作業(yè)時(shí)，支洞較主洞而言，其面積較小，而且有可能涉及到地面重要建筑物的地基，所以，不適合用像多臂鉆之類工具進(jìn)行作業(yè)，相反，手風(fēng)鉆的體積較小，在對(duì)支洞進(jìn)行施工時(shí)方了工作人員的工作。反之，在對(duì)主洞進(jìn)行施工時(shí)，要是使用手風(fēng)鉆其工作人員的工作效率就大大降低。另外，值得一提的是，有些時(shí)候，在對(duì)主洞或支洞施工時(shí)，也需要兩種工具的兩結(jié)合，進(jìn)而使工作效率最大化。綜上所述，在對(duì)施工工具選擇上不能僅僅看其工作效率的高低，也要綜合考慮實(shí)際需要。

4.3輔助設(shè)施優(yōu)化

輔助設(shè)備在整個(gè)隧洞施工中也具有重要的地位。在一定程度上可以保護(hù)工作人員的人身安全。像最常見(jiàn)的通風(fēng)系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)，供水系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)等。有些中小企業(yè)為節(jié)約資金，對(duì)其輔助功能設(shè)施沒(méi)有完善。例如，供電系統(tǒng)中，有些老化的電線不能及時(shí)更換，一定程度上威脅工作人員的人身安全，另外，老化的電線線損率也大大增加，對(duì)環(huán)境也有一定的影響。就這一現(xiàn)象，企業(yè)的管理層可以定期的對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行排查，使老化的電線得到及時(shí)的更換。對(duì)于供排水系統(tǒng)，現(xiàn)階段我國(guó)國(guó)內(nèi)在隧洞供排水系統(tǒng)普遍存漏水、開(kāi)裂、掉塊等問(wèn)題。面對(duì)這一問(wèn)題，工作人員要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)救，同時(shí)建立相關(guān)部門，對(duì)供排水系統(tǒng)實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

4.4爆破循環(huán)優(yōu)化

在隧洞建造時(shí)，爆破又是一重要環(huán)節(jié)，它極大地提高工作人員的工作效率。為此，在工程進(jìn)行爆破時(shí)，對(duì)其盡可能的優(yōu)化。例如對(duì)爆破參數(shù)的進(jìn)行優(yōu)化、對(duì)爆破循環(huán)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)對(duì)其優(yōu)化從而達(dá)到效益和質(zhì)量雙豐收。

本期筆者從中小型水工隧洞規(guī)模及類型劃分、隧洞進(jìn)出口設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“早進(jìn)晚出，不刷坡或少刷坡”的原則、隧洞結(jié)構(gòu)防水原則應(yīng)以堵為主、限排為輔三個(gè)方面以及優(yōu)化的四個(gè)方面進(jìn)行闡述。

5、結(jié)語(yǔ)

在本文，筆者通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料，通過(guò)總結(jié)歸納對(duì)中小型隧洞的規(guī)模以及類型進(jìn)行了劃分以及對(duì)隧洞入口隧洞結(jié)構(gòu)防水原則的設(shè)計(jì)等做了詳盡的闡述，除此之外，對(duì)施工的優(yōu)化方案也提出自己的見(jiàn)解。筆者認(rèn)為只有加強(qiáng)對(duì)其不足之處的管理進(jìn)而對(duì)其完善，抓好其中的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)而才能中小型水工隧洞建設(shè)才能做得更好。

參考文獻(xiàn)

[1]徐干成.地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)[M].北京：中國(guó)水利電力出版社，2001.

[2]SL179 -2002，水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)水利電力出版社， 2003.