水電站引水隧洞開挖及支護(hù)的施工技術(shù)

姚愛軍 王玉峰 陳 濤

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水電站引水隧洞開挖及支護(hù)的施工技術(shù)

姚愛軍 王玉峰 陳 濤

（中國水利水電第三工程局有限公司 陜西 西安 710000）

引水隧洞是水電站功能的重要建設(shè)環(huán)節(jié)，為了更好地發(fā)揮引水隧洞的作用，相關(guān)部門在實(shí)際的施工中分析總結(jié)了科學(xué)便利的開挖方法和支護(hù)方法，以建設(shè)出復(fù)合質(zhì)量要求，施工合格的引水隧洞。因此在實(shí)際的工程施工過程中要結(jié)合工程的實(shí)際情況，制定合情合理的引水隧道開挖和支護(hù)工程的施工的措施，保證引水隧道開挖和支護(hù)工程的施工質(zhì)量達(dá)到施工的技術(shù)施工要求。在以上的基礎(chǔ)上，基于此本文分析了水電站引水隧洞開挖及支護(hù)的施工技術(shù)。

水電站；引水隧洞；開挖；支護(hù)；施工技術(shù)

1 水電站引水隧洞的基本定義

水電站發(fā)電體現(xiàn)了物理學(xué)中的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的的原理，是利用大壩上下游之間流水的作用差，形成極大的重力勢(shì)能，重力勢(shì)能則推動(dòng)水輪機(jī)運(yùn)動(dòng)，再把力量傳輸?shù)綇S區(qū)內(nèi)部的發(fā)電機(jī)組上，引發(fā)發(fā)電組轉(zhuǎn)動(dòng)，這便完成重力勢(shì)能向電能的轉(zhuǎn)化，從而產(chǎn)生電能。而實(shí)現(xiàn)將上游的流水引到水輪的轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域，而完成這一道流程的條引水通道便是引水隧洞。根據(jù)水里的相關(guān)研究得知，隧洞可為有壓引水隧洞和無壓引水隧洞這主要的兩種，兩者的分類標(biāo)準(zhǔn)是要根據(jù)引水隧洞的水流狀況和自由水面存在與否。引水隧洞在整個(gè)水電站的建設(shè)施工中發(fā)揮著重要的作用，為此制定出一個(gè)科學(xué)合理的引水隧洞的洞線設(shè)計(jì)方案至關(guān)重要，相關(guān)技術(shù)人員要遵從以下的原則，洞線長度盡可能短、彎道的數(shù)量盡可能少、上下游的水流能實(shí)現(xiàn)無縫的銜接。相關(guān)技術(shù)人員在選定設(shè)置引水隧洞區(qū)域時(shí)，要充分考慮到進(jìn)行施工的隧洞所處的巖體的特性，是否具有穩(wěn)定性和合理的地質(zhì)構(gòu)造，不要在有地下水的區(qū)域進(jìn)行施工。進(jìn)行引水隧洞的施工技術(shù)和環(huán)境難點(diǎn)：(l)引水隧洞所處的施工區(qū)域狹小。由于水電站要建設(shè)在有極大落差的山峰間，使得能利用的施工范圍受到了極大的限制，而隧洞更要建設(shè)在山體的內(nèi)部，這就更加壓縮了工程的施工空間，給工程施工建設(shè)帶出了更多的不定因素，也加劇了整個(gè)工程的施工難度。(2)在山體內(nèi)施工，也不是在什么山體里都能進(jìn)行引水隧洞施工工作，要充分考慮到山體的地理位置，地貌特征等問題，來避免在施工現(xiàn)場(chǎng)引發(fā)不必要的山體塌陷的意外事故，可見提高施工的安全就格外重要。

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(gè)工程的施工進(jìn)度。洞身面指的是隧洞進(jìn)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(shí)，就會(huì)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(bǔ)其功能上的不足。確定施工區(qū)域的數(shù)量時(shí)，施工人員需要根據(jù)事先對(duì)工程當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)地貌、環(huán)境條件、設(shè)備情況等進(jìn)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

全斷面開挖法是在多臂鉆機(jī)的幫助下進(jìn)行地施工方法，挖掘出一條高約8米到10米高度的隧洞，全斷面開挖法的優(yōu)勢(shì)有很多，可以滿足多個(gè)多臂鉆機(jī)同時(shí)施工開挖，大大地提高了開挖的效率，進(jìn)而減少了開挖過程中時(shí)間消耗。但是這種挖法也有其不足之處，要使用全斷面開挖法對(duì)巖體的性能和結(jié)構(gòu)的要求較高，在挖掘高度是也要受到限制極大地限制，由于挖掘的隧洞的斷面加較大，對(duì)控制洞身面則十分不利。另外，這種挖法對(duì)需要高水拼的施工機(jī)械，并對(duì)施工工藝也提出了較高的要求。

2.2 斷面分部開挖法

斷面分部開挖法指的是將總工程量劃分成數(shù)個(gè)小工程量，對(duì)隧洞施工按照不同的環(huán)節(jié)進(jìn)行施工，分段進(jìn)行隧洞的開挖施工作業(yè)。根據(jù)不同的開挖方式，將斷面分部開挖法具體分為導(dǎo)洞開挖法和臺(tái)階開挖法。前種挖法對(duì)施工的諸多條件要求較高，如良好的通風(fēng)條件、良好的排水條件以及利于施工巖石結(jié)構(gòu)等，其施工步驟大約是：選擇施工場(chǎng)所，在隧道的斷面上開挖個(gè)小洞，再使用各類機(jī)械將洞不斷擴(kuò)大，直至完成整個(gè)工程。臺(tái)階開挖法與導(dǎo)洞開挖法不同，臺(tái)階開挖法一般多應(yīng)用在大型隧洞開挖工程中，有地面向下開挖或地面以下向上開挖的中的方法。

3 水電站引水隧道的支護(hù)施工技術(shù)

水電站的引水隧洞的工程建設(shè)完成后，總會(huì)受到自然因素或施工因素的影響，這就要求做好支護(hù)保護(hù)施工工作，穩(wěn)定圍巖，促進(jìn)工程的安全施工。下面隧洞支護(hù)兩種方法做出詳細(xì)地介紹。

3.1 混凝土泵隧洞支護(hù)法

使用混凝土泵隧洞支護(hù)法的重中之重是隨混凝土進(jìn)行澆筑。通過將沖天尾管和導(dǎo)管等管道連接起來，構(gòu)成混凝土的輸送管道，在將混凝土通過壓力擠壓到模板支撐的倉內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)澆筑作業(yè)。在運(yùn)用該方法時(shí)要注意的是，澆筑到頂拱倉面時(shí)，要撤出倉里的施工工具。當(dāng)混凝土澆筑到人的身高相平時(shí)，施工人員要撤離，人孔洞筑澆完成后，要加大泵機(jī)的速率，完成澆筑支護(hù)作業(yè)。

3.2 新奧法隧洞支護(hù)法

使用新奧義隧洞支護(hù)法要考慮到隧洞的施工環(huán)境，如巖石的承載能力等。該方法分為三個(gè)部分：光面爆破開挖、錨噴支護(hù)以及圍巖穩(wěn)定狀況檢測(cè)。在了解巖體的特性后，具體運(yùn)用該方法的操作是：在隧洞的開挖、支護(hù)階段，充分利用好巖體在挖掘過程中出現(xiàn)的形變，適當(dāng)?shù)倪\(yùn)用帶有加固作用的材料、工具加固巖體，使得整個(gè)受到加固的圍巖具備抵抗外力沖擊的能力，為整個(gè)隧洞提供支護(hù)保護(hù)，達(dá)到工程施工部門保護(hù)隧洞的目的。

4 總結(jié)

總而言之，在水電站的建設(shè)施工過程中要提高引水隧洞的施工技術(shù)水平，在施工中無論是開挖階段還是支護(hù)階段，都要滿足施工工藝和技術(shù)施工水平，來為建設(shè)發(fā)電站的工作，獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，因此還要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究。

[1]孫偉.聯(lián)補(bǔ)水電站引水隧洞光面爆破設(shè)計(jì)[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(jì)與研究[J].黑龍江水利科技，2014，42(06)：43-45.

the diversion tunnel is one of the important construction of hydropower station function link, in order to better play to the role of the diversion tunnel, analysis summarizes the related departments in the actual construction of scientific and convenient excavation methods and supporting methods, in order to build compound quality requirements, the construction qualified headrace tunnel. So in the actual project construction process should be combined with the actual situation of project, making reasonable construction of the diversion tunnel excavation and supporting measures to guarantee the quality of the construction of the diversion tunnel excavation and supporting in meeting the requirements of the construction technology of construction. On the basis of above, this paper analyzes the construction technology of the excavation and support of the diversion tunnel of hydropower station.

hydropower station; Diversion tunnel; The excavation; Support; The construction technology

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.11.112

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1672-9129(2017)11-0094-01