芻議水電站引水隧洞開挖與支護(hù)的施工技術(shù)

徐干明

（新干縣三湖聯(lián)圩工程管理局，江西 吉安 331300）

引水隧洞作為水電站的重要組成部分，可以實(shí)現(xiàn)水源分流，促使水電站保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，為了確保水電站發(fā)電機(jī)組得到充足的發(fā)電水源，應(yīng)從開挖與支護(hù)施工效果方面，保證引水隧洞能夠在后續(xù)水力發(fā)電中體現(xiàn)出顯著的實(shí)用價(jià)值[1]。

基于此，本文研究了水電站引水隧洞開挖與支護(hù)的施工技術(shù)，分別設(shè)計(jì)了斷面開挖與斷面分部開挖兩種引水隧洞開挖方法，應(yīng)用混凝土泵以及新奧法兩種方法實(shí)施支護(hù)施工。規(guī)范開挖與支護(hù)流程，制定科學(xué)的施工方案，改善引水隧洞開挖與支護(hù)現(xiàn)狀[2]。

1 水電站引水隧洞特征

從以往施工經(jīng)驗(yàn)可知，水電站引水隧洞具體包含以下特點(diǎn)[3]：其一，規(guī)模大且難度大。水電站引水隧洞往往需要花費(fèi)較大的人力物力用于完成引水隧洞施工任務(wù)，且易受地形影響造成施工器械很難發(fā)揮真正效用，造成施工難度較大；其二，復(fù)雜性。水電站引水隧洞一般需在含水層等地施工，這就造成施工人員與設(shè)計(jì)人員需要承擔(dān)較大的工作壓力。在復(fù)雜的施工條件下，引水隧洞也極易出現(xiàn)施工誤差。對此，應(yīng)采取有效措施提高施工管理效率。

2 水電站引水隧洞開挖與支護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 優(yōu)選開挖與支護(hù)方法

要想保證開挖與支護(hù)施工內(nèi)容得到有效落實(shí)，應(yīng)從開挖與支護(hù)方法方面出發(fā)，以此在提升施工質(zhì)量的同時(shí)也能保障施工現(xiàn)場的安全。

2.1.1 開挖方法

全斷面開挖是運(yùn)用多臂鉆機(jī)對引水隧洞施工區(qū)域進(jìn)行鉆孔操作，經(jīng)過全斷面開挖施工器械的協(xié)助，可獲得徑長10 m的引水隧洞。此種方法易于操作且開挖效率較高，值得在部分引水隧洞開挖項(xiàng)目中推廣。比如在新疆地區(qū)波波娜引水隧洞，正是應(yīng)用全斷面開挖方法完成，先將挖掘機(jī)置于施工場地，并自行設(shè)計(jì)鉆架，在實(shí)施爆破作業(yè)初期將裝載機(jī)后退50 m，在保證順利出土的基礎(chǔ)上將鉆架放在鉆孔中，保障了項(xiàng)目鉆孔施工高效完成。

斷面分部開挖方法是將引水隧洞工程量按照分部原則將其劃分為多個(gè)施工部分，視斷面類型分別確定實(shí)施導(dǎo)洞開挖與臺階開挖方法。例如在引水隧洞尺寸≥10 m時(shí)，可選擇導(dǎo)洞開挖技術(shù)，而臺階開挖技術(shù)更適用于小型隧洞，且整體施工周期更短，所耗費(fèi)的成本更小。斷面分部開挖示意圖如圖1所示。

2.1.2 支護(hù)方法

水電站引水隧洞支護(hù)是保障施工安全與隧洞穩(wěn)定性的首要前提。常見的支護(hù)方法包括混凝土泵以混凝土泵法借助混凝土泵設(shè)備作為支護(hù)依據(jù)，在引水隧洞管道連接處不斷輸送混凝土，由此運(yùn)用混凝土實(shí)施模板支護(hù)。在具體澆筑環(huán)節(jié)，應(yīng)按照先頂面后孔洞的順序，確保引水隧洞快速完成支護(hù)任務(wù)。

圖1 引水隧洞分部開挖示意圖

新奧法則是通過混凝土噴射以及錨桿安裝等方式，確保引水隧洞能夠具備較強(qiáng)的抗壓力，并表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。在應(yīng)用新奧法實(shí)施支護(hù)施工時(shí)，一方面，應(yīng)考慮巖層類型以及混凝土黏度要求，以免在支護(hù)施工期間出現(xiàn)支護(hù)不到位等問題。另一方面，還應(yīng)增加支護(hù)施工的完整性。針對每一項(xiàng)施工內(nèi)容都制定科學(xué)的施工方案。如在混凝土噴射施工階段，需要先行定位，控制好混凝土噴射點(diǎn)，將其與噴射面的間距保持在4 mm。其中漿料的含砂率應(yīng)為50%～67 %之間，可在孔洞內(nèi)插入錨桿，促使引水隧洞能夠在后續(xù)泄水過程中展現(xiàn)出真正價(jià)值。

2.2 規(guī)范開挖與支護(hù)流程

水電站引水隧洞在開挖與支護(hù)期間需要事先明確具體的施工流程，以此保證施工步驟得到順利落實(shí)。在開挖施工時(shí)，還應(yīng)結(jié)合施工要求以“先上后下”的開挖順序?qū)嵤嗝婊蛉珨嗝骈_挖技術(shù)。在下平段施工時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行帷幕灌漿作業(yè)，后開挖下平段渣土，由此保證隧洞的順利開挖。水電站引水隧洞作為水電站泄水建筑物，還應(yīng)將支護(hù)施工放置在開挖施工之后，可增加支護(hù)施工的有效性，確保引水隧洞能夠?yàn)樗娬編碇匾陌l(fā)電保障[4]。

2.3 合理安裝支護(hù)防護(hù)網(wǎng)

防護(hù)網(wǎng)是水電站引水隧洞施工環(huán)節(jié)較為重要的支護(hù)設(shè)施，在具體施工期間，需要制定合理的安裝支護(hù)方案來提升支護(hù)質(zhì)量。

施工人員在安裝防護(hù)網(wǎng)之前，需要在施工場地內(nèi)對基座的穩(wěn)定度以及傾斜角度予以檢驗(yàn)，一旦基座出現(xiàn)不穩(wěn)或傾斜度較大等問題，應(yīng)立刻調(diào)整好之后再實(shí)施安裝支護(hù)[3]。通常情況下，引水隧洞的傾斜角度不一樣，基座所需條件也不同。比如在其角度高于45°的基礎(chǔ)上，基座應(yīng)按照15°的距離適當(dāng)做出傾斜調(diào)整，當(dāng)其角度尚未超出45°時(shí)，基座基本上與地面保持水平。其次，在安裝鋼柱與繩卡時(shí)，應(yīng)確定好安裝數(shù)量與安裝方向。最后，在安裝支撐繩時(shí)，需要先將2根繩卡穿插在支撐繩的外側(cè)方向上，并將減壓環(huán)與鋼柱間距設(shè)在50 cm，最終能夠增加防護(hù)網(wǎng)各繩卡與支撐繩的緊密性，確保防護(hù)網(wǎng)安裝環(huán)節(jié)的實(shí)用價(jià)值，達(dá)到最佳支護(hù)效果。

2.4 注重鋼支撐支護(hù)效果

在水電站引水隧洞支護(hù)施工過程中，還可采用鋼支撐施工技術(shù)完成支護(hù)任務(wù)。作為支護(hù)施工中的重要部分，鋼支撐結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的穩(wěn)固度與抗壓性，能夠起到良好的支護(hù)作用。

在鋼支護(hù)過程中，施工人員需將原有地基與鋼支護(hù)結(jié)構(gòu)間的間距控制在15 mm以內(nèi)，可保證槽鋼安裝作業(yè)的順利進(jìn)行，在巖層間距方面，間距一般應(yīng)≤5 mm，避免出現(xiàn)較大的裂縫，影響鋼支護(hù)質(zhì)量。只有保證鋼支撐發(fā)揮出優(yōu)勢，才能使導(dǎo)流隧洞突顯出其導(dǎo)流和水力發(fā)電的實(shí)用價(jià)值。

3 結(jié)論

綜上所述，為提升水電站引水隧洞施工質(zhì)量，應(yīng)從開挖與支護(hù)方法、開挖與支護(hù)流程、安裝支護(hù)防護(hù)網(wǎng)、鋼支撐支護(hù)等方面著手，以此提升引水隧洞開挖與支護(hù)施工質(zhì)量，為水電站發(fā)電環(huán)節(jié)提供重要保障。同時(shí)，還應(yīng)充分結(jié)合水電站施工環(huán)境，確保水電站開挖與支護(hù)具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性特征。