水電站引水隧洞開挖及支護的施工技術(shù)

王招輝

中國水利水電第十四工程局有限公司

水電站引水隧洞開挖及支護的施工技術(shù)

王招輝

中國水利水電第十四工程局有限公司

引水隧洞作為水電站建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，相關(guān)部門需要運用科學(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。因此在實際進行引水隧道開挖和支護時，要結(jié)合工程的具體情況制定合理的開挖、支護措施，保證工程的施工質(zhì)量達到設(shè)計要求?；诖吮疚姆治隽怂娬疽矶撮_挖及支護的施工技術(shù)。

水電站；引水隧洞；開挖；支護；施工技術(shù)

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。而將上游的流水弓到電站的水輪轉(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，要遠離地下水的區(qū)域。水電站的引水隧洞存在的施工難點有：(l)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相應(yīng)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 水電站引水隧道的開挖施工技術(shù)

隧洞開挖不僅僅關(guān)系到隧洞自身的洞身面，還直接影響整個工程的施工進度。洞身面指的是隧洞進入口的面積，一般來說，當(dāng)水電站工程遇到隧洞工程量大的情況時，就會通過開挖支洞和豎井的方式來優(yōu)化隧洞的建設(shè)效果，彌補其功能上的不足。確定施工區(qū)域的數(shù)量時，施工人員需要根據(jù)事先對工程當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)地貌、環(huán)境條件、設(shè)備情況等進行分析，從而挑選出更加合理的開挖施工方案。引水隧道常用的開挖方案有斷面分部開挖法和全斷面開挖法兩種類型。

2.1 全斷面開挖法

全斷面開挖法指的是利用多臂鉆機，挖掘出8—10m高度的隧洞，該種方法的優(yōu)點在于可以多個機器同時開挖，開挖效率較高，可提升施工效果，介紹開挖過程中耗費的時間。但是全斷面開挖法也有其缺點，如對巖體性能和結(jié)構(gòu)要求較高，挖掘高度限制較大，同時挖掘出的隧洞斷面大，不利于洞身面的控制。另外，全斷面開挖法對施工機械的要求較高，施工工藝較為精細，需要有專門的操作人員來操控機械?；诖朔N情況，全斷面開挖法只適用于圍巖穩(wěn)固并且堅固的區(qū)域。

2.2 斷面分部開挖法

這種隧道開挖方法指的是將隧洞分為不同的環(huán)節(jié)，將總工程量劃分成一些小的子工程量，分階段對隧洞進行開挖作業(yè)。一些水電站建設(shè)單位還根據(jù)開挖方式的差異，將斷面分部開挖法分為了導(dǎo)洞開挖法和臺階開挖法。臺階開挖法一般在大型隧洞開挖工程中應(yīng)用，其方法為從地面向下開挖或者地面以下向上開挖，其主要應(yīng)用于10m以上的隧洞工程。導(dǎo)洞開挖法和臺階開挖法不同，其對施工中的通風(fēng)條件、排水條件、巖石結(jié)構(gòu)等有著較高的要求，其施工方法為：選擇合適的施工位置，在引水隧道的斷面之上開挖出一個小的導(dǎo)洞，利用各類機械將小型導(dǎo)洞不斷擴大，直至完成整個工程。導(dǎo)洞開挖法分為上、下導(dǎo)洞開挖法兩種。總體來說，斷面分部開挖法對機械設(shè)備的性能要求不算高，因此可以適用于多種類型的施工條件中，在圍巖不穩(wěn)定、洞涇較小的區(qū)域內(nèi)同樣適用。

3 水電站引水隧道的支護施工技術(shù)

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，達到工程施工部門保護隧洞的目的。

總之，水電站在建設(shè)中要注意引水隧洞的建造技術(shù)，在施工中包括開挖和支護兩個階段，其施工質(zhì)量和工藝水平將會對發(fā)電站的整體工作效率產(chǎn)生直接影響，因此進一步加強對其的研究非常有必要。

[1]孫偉.聯(lián)補水電站引水隧洞光面爆破設(shè)計[J].四川水泥，2014，(07)：252.

[2]劉雪峰.七里塘水電站發(fā)電引水隧洞設(shè)計與研究[J].黑龍江水利科技，2014，42(06)：43-45.

[3]韓濤林.水電站引水隧洞開挖與支護的施工技術(shù)[J].江西建材，2014，(02)：132-133.

[4]李金牌.淺談電站引水隧洞漸變段開挖與支護技術(shù)研究[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2014(36).