隧道襯砌技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用探索

摘要：隨著社會的發(fā)展、城市的建設(shè)，水利工程建設(shè)越來越多，水利工程中隧道的建設(shè)由于受各種因素的影響，質(zhì)量問題成了大眾關(guān)注的一個熱門話題，如何應(yīng)用襯砌技術(shù)來保障建設(shè)水利工程隧道質(zhì)量，是文章探索的重心。

關(guān)鍵詞：水利工程；隧道建設(shè)；襯砌技術(shù)；工程質(zhì)量；農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TV554 文章編號：1009-2374（2017）08-0173-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.084

水利工程是利用水來為人類服務(wù)，還要防止水對人類造成災(zāi)害的工程。水利工程為民增收，是強(qiáng)民富農(nóng)的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)事業(yè)之一，從古代開始就深受群眾的擁護(hù)，也是群眾期盼的民生工程。水利工程中不乏隧道的建設(shè)，在水利工程隧道建設(shè)中，襯砌技術(shù)得到了廣泛運用。

1 隧道襯砌技術(shù)

隧道襯砌是指防止水利工程隧道建設(shè)中圍巖變形或者塌落，順著隧道洞的周邊用鋼筋混凝土等建設(shè)材料建設(shè)的永久性的支撐結(jié)構(gòu)。簡單說來就是內(nèi)襯，常見的就是用砌塊襯砌，也可以用預(yù)應(yīng)力高的混凝土襯砌。

復(fù)合式襯砌是初期支護(hù)、二次襯砌加中間的防水板組成，是新奧法的主要支護(hù)形式。整體式襯砌是單獨的混凝土襯砌，以前礦山法多采用此形式，現(xiàn)在多運用于明洞等襯砌。也可以理解成復(fù)合式襯砌形式上比整體式的多初期支護(hù)和防水板。但是初期支護(hù)是新奧法的主要體現(xiàn)。隧道二次襯砌的必要性：沒有二襯的隧道就像個山洞，而且二襯可以阻水、安裝照明、通風(fēng)設(shè)備、美化洞身，還可以防止碎石、土塊掉下來。施工完畢初期支護(hù)后，在施工二次襯砌前需要鋪設(shè)一層防水層，防水層一般由防水板+土工布構(gòu)成。緊貼初期支護(hù)面鋪設(shè)土工布，然后在土工布外側(cè)掛設(shè)防水板。防水板再外側(cè)就是二次襯砌了。隧道施工中復(fù)合襯砌和二次襯砌是有所區(qū)別的，復(fù)合襯砌是指初期支護(hù)+防水層+二襯襯砌，也就是說二次襯砌是復(fù)合襯砌的一部分。

仰拱和填充在結(jié)構(gòu)上屬于襯砌，但一般只稱呼它為仰拱，計量上仰拱上的鋼筋是屬于襯砌。隧道明洞工程中先墻后拱或先拱后墻中的拱和墻分別指的是墻為隧道兩側(cè)的部分，拱為頂上部分，一般為圓弧形。隧道襯砌施工時嚴(yán)禁先拱后墻施工，墻是基礎(chǔ)，拱是頂部，先墻后拱是基礎(chǔ)可靠，先拱后墻沒有辦法保證拱頂?shù)某两翟诳刂品秶鷥?nèi)。先拱后墻的施工方法非常復(fù)雜，對支撐座要求應(yīng)該也很高。

隧道襯砌注意要預(yù)留變形量，因為隧道開挖后應(yīng)力釋放后會產(chǎn)生一定的內(nèi)移量，會侵隧道凈空。澆筑襯砌混凝土?xí)r模板臺車放大5cm或臺車模板標(biāo)高提高5cm，防止?jié)仓炷梁笤趬毫ψ饔孟掳l(fā)生變形侵限隧道凈空。相當(dāng)于橋梁現(xiàn)澆梁混凝土?xí)r先對模板的預(yù)壓載，要保證初支變形后不影響二襯厚度。

隧道全環(huán)封閉是指初支的時候，拱架或者格柵要全換封閉、受力，保證隧道變形?。欢r的時候，先施作仰拱然后填充，仰拱和二襯封閉成環(huán)，全封閉襯砌是帶有仰拱的，也就是說隧道襯砌封閉成一個環(huán)狀的，這樣的受壓結(jié)構(gòu)在受力上是比較好的。

2 隧道襯砌技術(shù)應(yīng)用條件

水利隧洞施工是非常復(fù)雜的建設(shè)工程，其具體內(nèi)容包括隧洞施工組織設(shè)計、隧洞施工測量控制、隧洞開挖的技術(shù)要求等。是否應(yīng)用隧道襯砌技術(shù)適用條件應(yīng)該還是根據(jù)圍巖好壞來判斷的，四五級圍巖是肯定要襯砌的，三級以下的如果沒有防水要求，可以不襯砌隧道，不襯砌的話有可能導(dǎo)致圍巖變形及塌方。水利工程隧道施工基本都是在隧洞貫通后進(jìn)行襯砌。當(dāng)然并不是所有的水工隧洞都需要襯砌，需要水流形式、水壓、地質(zhì)情況、工程造價等綜合考慮。

隧道監(jiān)控量測的必測項目是洞內(nèi)、外觀察；襯砌前凈空變化；拱頂下沉；地表下沉；二次襯砌后凈空變化；沉降縫兩側(cè)底板不均勻沉降；洞口段與路基過渡段不均勻觀測。

隧道的二次襯砌以前要滿足初期支護(hù)基本穩(wěn)定，每天監(jiān)控量測數(shù)據(jù)達(dá)到零點幾毫米，現(xiàn)在的有些設(shè)計二次襯砌是參與受力的，要求跟進(jìn)到距掌子面100、50，更有的30、20都有，那樣的情況就不用考慮了，要不就停止掌子面施工?？醋兓俾驶蛘呃塾嬃?，沉降、收斂速率趨近于零；累計沉降、收斂量達(dá)到一定值不再增加或者增加速率很小的時候，也就是說圍巖趨于穩(wěn)定。

3 隧道襯砌技術(shù)的應(yīng)用

水利工程中設(shè)置水工隧洞的作用是引水、泄水、泄洪、導(dǎo)流、施工、檢修。隧道施工要盡快形成封閉支護(hù)結(jié)構(gòu)，隧道施工其實就是利用了圍巖的拱橋效應(yīng)，封閉成環(huán)的對圍巖起到支撐作用。環(huán)形結(jié)構(gòu)的受力變形也可以看出，上部下壓，下部上抬，兩邊只能向外突，但是兩邊也是圍巖是不是又阻礙了其變形。隧道豎向荷載和橫向荷載比較大，不穩(wěn)定，由于隧道實行的暗開挖。周圍的土體基本是自行支撐或者是人工加固支撐。為保證工程質(zhì)量人身安全，緩解隧道上方土體安全及穩(wěn)定性，故開挖后及時地進(jìn)行封閉支護(hù)是對土體的加強(qiáng)性措施，所以要求盡快封閉成環(huán)主要是保護(hù)圍巖的穩(wěn)定作用的。

隧道襯砌采用木模支撐，隧道掌子面開挖、出渣后，要進(jìn)行初級支護(hù)，先打系統(tǒng)錨桿，再使用工字鋼或鋼筋制成鋼架，安裝在隧道斷面輪廓作支撐，然后噴混凝土（圍巖較差時掛鋼筋網(wǎng)，再噴纖維混凝土）。小導(dǎo)管或大、中管棚是超前支護(hù)，用于圍巖破碎地段或進(jìn)、出洞，當(dāng)然要注漿，不注漿失去了施工的意義。隧道二襯混凝土澆筑，模板使用的是按隧道設(shè)計尺寸、形狀定做的，用工字鋼焊成骨架，再焊鋼板制成，稱為“二襯臺車”（液壓千斤頂升降、安裝鋼輪在鋼軌上移動），一般為長度為9～12m，混凝土澆筑時使用泵送混凝土。

水利隧道襯砌技術(shù)進(jìn)程是緩慢的，除了水利隧道襯砌技術(shù)本身就是專業(yè)性非常強(qiáng)的一門技術(shù)，它本身也是需要靠人來設(shè)計、操作及運行的。完善水利隧道襯砌技術(shù)體系可以提供關(guān)于一定時期內(nèi)其設(shè)計、建設(shè)、運行等各個的可靠資料。利用這一資料，操作者可以直觀地了解工程狀況，尋找不足，分清責(zé)任，從而做出決策。

水利隧道襯砌技術(shù)應(yīng)用過程中應(yīng)實事求是，同樣的工程，施工方案不同，就要來仔細(xì)討論哪一個方案更加合理，更易操作，這在施工設(shè)計里就應(yīng)有具體、詳細(xì)的體現(xiàn)。建立健全水利隧道襯砌技術(shù)的各項安全施工管理制度、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)（執(zhí)行國家統(tǒng)一規(guī)范要求），同時再根據(jù)操作當(dāng)中的實際情況、易發(fā)生的危險及問題，采取相應(yīng)的安全技術(shù)措施進(jìn)行防范；確保方案安全運行，這個措施應(yīng)從安全管理、技術(shù)監(jiān)督、人員操作、設(shè)備運行情況、安全防護(hù)等方面入手。

加強(qiáng)水利工程建設(shè)，它可以有力地解決中國多方面問題，但在初始設(shè)計及建設(shè)中，關(guān)于隧道建設(shè)中涉及到的襯砌技術(shù)產(chǎn)生的種種影響，把這些預(yù)期會產(chǎn)生對人類生活有重大影響的影響考慮進(jìn)設(shè)計施工建設(shè)方案中，如果只注重經(jīng)濟(jì)效益，會對水利工程有效利用帶來負(fù)面影響，如果現(xiàn)在不解決好這些影響，等事態(tài)惡化，無法控制的時候才警醒，就要花費更大的代價來控制這個困局。

第一，襯砌技術(shù)應(yīng)用從管理層來看，有的領(lǐng)導(dǎo)就不太重視，領(lǐng)導(dǎo)不重視，施工人員也就馬馬虎虎，保守地停留在原地的襯砌技術(shù)久久難以與世界技術(shù)保持掛鉤水平。一直讓目前的水利隧道應(yīng)用襯砌的技術(shù)處于保守的舊技術(shù)層面上，難以讓建設(shè)發(fā)揮出新的水平，甚至讓水利建設(shè)從最初的設(shè)計、施工、驗收整個流程看起來是一團(tuán)亂。

第二，在建設(shè)工程過程中專業(yè)工作人員管理問題，管理人員的政治思想素質(zhì)處于主導(dǎo)和說明地位，沒有良好的政治思想素質(zhì)，即使有再高的專業(yè)才能和組織才能，也難于發(fā)揮出來，由于監(jiān)理部門工作人員不多，特別是在建設(shè)基層更加突出，加之管理上的松散，存在管理不規(guī)范、不到位，往往得不到高效率高水準(zhǔn)的結(jié)果，甚至在基礎(chǔ)建設(shè)中上往往基于節(jié)約成本的考慮，工作人員一般素質(zhì)不高又身兼數(shù)職，缺乏專業(yè)知識和技能，造成應(yīng)用襯砌技術(shù)操作的隧道工程質(zhì)量成為了一個令人擔(dān)憂的環(huán)節(jié)。比如在隧道施工過程中施工人員憑主觀斷定不做超前支護(hù)，減少錨桿的使用數(shù)量和長度，因圍巖還不錯，在施工設(shè)計中是有42無縫鋼管做超前支護(hù)的，施工都一半了可一根也沒有打，而且在施工過程中錨桿的使用數(shù)量也比較少，而且長度大幅減小了，比如4米減到3米，減到2米再減到1米。嚴(yán)重忽視了超前支護(hù)以及錨桿的施工。當(dāng)雨水到來或者其他原因如井水造成支撐區(qū)域含水量增加時，減少錨桿數(shù)量和長度，造成錨索拉力減少，極有可能在雨水或者井水滲漏等情況下發(fā)生

塌陷。

第三，安全意識淡薄，也是建設(shè)中面臨的比較突出的問題。在建設(shè)過程中，現(xiàn)場的工作狀況是復(fù)雜的，安全方面的問題既有客觀的原因，也有主觀的原因，而且不同的事故形成的具體原因也不盡相同。操作人員對隧道建設(shè)過程中的需要運用多方面的襯砌技術(shù)安全意識客觀性的認(rèn)識不足。在現(xiàn)實工作中，許多操作人員甚至管理人員都缺乏安全意識。對一些標(biāo)準(zhǔn)化操作，規(guī)范化要求常常以經(jīng)驗取而代之，這往往就深藏著安全隱患。特別是新進(jìn)入這個行業(yè)的如果沒有經(jīng)驗豐富的施工建造管理人員往往會因為方案的失誤和配套設(shè)施的不完善導(dǎo)致安全事故的發(fā)生率增加。比如隧道初期支護(hù)和邊墻不密切或有空洞的危害，最怕的是回頭彈，初支做好之后繼續(xù)向前開挖，如果拱頂存在空洞，上方圍巖松動，有較大巖石掉落可能壓毀初支直接導(dǎo)致塌方。其實做隧道最重要的就是防止塌方，所以規(guī)范都是要求嚴(yán)格控制超欠挖的，超挖產(chǎn)生空洞，要求注漿處理。

4 結(jié)語

就我國現(xiàn)階段而言，總的來說水利隧道襯砌技術(shù)的應(yīng)用還是很廣泛的，屬于主流應(yīng)用技術(shù)?，F(xiàn)在雖然水利建設(shè)各方面技術(shù)發(fā)展飛快，行情也不錯，但是面臨著激烈的競爭，意味著水利隧道襯砌技術(shù)仍需要不斷提高技術(shù)，不斷更新，這樣才能不被社會不斷繁衍出來的新技術(shù)所淘汰，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，這是向新技術(shù)不斷更新、不斷前進(jìn)的主題方向。

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作者簡介：胡齋為（1988-），男，湖北宜昌人，供職于江西中煤水利水電有限公司，研究方向：水利水電工程。

（責(zé)任編輯：小 燕）