水電站引水隧洞開(kāi)挖及支護(hù)工程技術(shù)探討

楊光磊

（陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)銅川分公司，陜西 西安 710075）

目前我國(guó)加大力度創(chuàng)新工程建設(shè)技術(shù)，完善工程建設(shè)體系，使得水電站的施工技術(shù)有所提高[1]。相關(guān)人員對(duì)于引水隧洞開(kāi)挖和支護(hù)工程的建設(shè)也越來(lái)越重視[2]。引水隧洞的開(kāi)挖和支護(hù)工程能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的水電站建設(shè)，加快引水隧洞施工進(jìn)度，降低巖石坍塌和滲水風(fēng)險(xiǎn)。

1 水電站引水隧洞概述

水電站利用水的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能實(shí)現(xiàn)發(fā)電，在重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過(guò)程中，水會(huì)推動(dòng)水輪機(jī)作業(yè)，水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，在這一過(guò)程中產(chǎn)生電能。引水隧洞在此發(fā)揮了重要作用，它將上游的流水引到水輪的轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域，起到通道的作用。引水隧洞施工有很多原則，比如洞線長(zhǎng)度要盡量短，彎道的數(shù)量要盡可能少，上下游的水流必須要保證無(wú)縫連接。在進(jìn)行引水隧洞施工的過(guò)程中，需要注意的要點(diǎn)有：①由于引水隧洞所處的施工區(qū)域比較狹小，水電站建設(shè)位置幾乎處在有較大落差的山峰之間，對(duì)施工的約束較大，加上引水隧洞處于山體內(nèi)部，這更加限制施工的進(jìn)行，給工程建設(shè)增加了很多不穩(wěn)定因素。②在山體內(nèi)進(jìn)行引水隧洞建設(shè)，還要考慮到山體的不同，有些山體土質(zhì)并不適合建設(shè)引水隧洞，施工之前要對(duì)山體環(huán)境進(jìn)行周全的考察，綜合考慮土質(zhì)、環(huán)境、地貌等因素的影響，避免在施工過(guò)程中引發(fā)不必要的問(wèn)題。

2 水電站引水隧洞開(kāi)挖技術(shù)

水電站引水隧洞開(kāi)挖是水電站的關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)工程進(jìn)度的影響較大。當(dāng)水電站引水隧洞的施工任務(wù)較大時(shí)，大多數(shù)施工人員需要采用豎井或開(kāi)挖支洞的方法達(dá)到預(yù)期的效果，首先需要確定施工區(qū)域的數(shù)量，再根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w環(huán)境、設(shè)備和人員的情況，選擇最合適的施工方案。依據(jù)不同的地質(zhì)情況和施工要求，需要采用不同的開(kāi)挖方法，以確保施工的質(zhì)量和安全。

2.1 全斷面開(kāi)挖方法

全斷面開(kāi)挖法是引水隧洞施工中較為常用的一種方法，它是借助多臂鉆機(jī)的開(kāi)挖方法。這種方法的優(yōu)勢(shì)較為明顯，它可以讓施工人員利用多鉆臂進(jìn)行隧洞開(kāi)挖，在提高效率的同時(shí)，節(jié)省人工和機(jī)械成本。但是，這種挖掘方法也有比較明顯的不足，那就是對(duì)巖體的屬性要求較高，容易受到地形的限制，洞身面積越大，可能遇到的施工障礙就會(huì)越多。

2.2 斷面分部開(kāi)挖方法

斷面分部開(kāi)挖方法是將工程按照特定的方法進(jìn)行分段，分成多個(gè)小工程，然后施工人員對(duì)不同的小工程進(jìn)行施工。在確定施工位置后，施工人員需要在斷面上開(kāi)挖小洞，然后通過(guò)指定的設(shè)備將小洞不斷擴(kuò)大，直到完成整個(gè)工程。臺(tái)階開(kāi)挖法和導(dǎo)洞開(kāi)挖法有較大的區(qū)別，它更常使用在大型工程的施工中，在大型隧道的開(kāi)挖中比較常見(jiàn)。根據(jù)開(kāi)挖方向的不同，又可以分為從地面向下開(kāi)挖和從地下向上開(kāi)挖兩種。

3 水電站引水隧洞支護(hù)施工

水電站引水隧洞開(kāi)挖施工完成后，由于其工期較長(zhǎng)且受到外界因素的影響較大，因此，要想使引水隧洞長(zhǎng)時(shí)間處于穩(wěn)定的狀態(tài)，支護(hù)施工技術(shù)是必不可少的。

3.1 混凝土泵引水隧洞支護(hù)施工

在引水隧洞支護(hù)沒(méi)有特殊需求的情況下，使用混凝土泵隧洞支護(hù)法進(jìn)行支護(hù)施工是比較理想的。施工人員會(huì)利用沖天尾管，將其和導(dǎo)管等管道連接起來(lái)，共同構(gòu)成混凝土的輸送管道，通過(guò)這條管道將混凝土輸送到模板支撐倉(cāng)內(nèi)，施工人員利用這些混凝土進(jìn)行澆筑。在使用這種方法時(shí)，必須注意澆筑進(jìn)行到頂拱艙面時(shí)，需要提前將內(nèi)部的工具撤出。

3.2 新奧法隧洞支護(hù)施工

新奧法隧洞支護(hù)施工也是一種比較常用的方法，但是該方法對(duì)隧洞施工環(huán)境、巖石的承載能力等有著更高的要求。這種方法分為三個(gè)部分：光面爆破開(kāi)挖、錨噴支護(hù)以及圍巖穩(wěn)定狀況檢測(cè)]。施工人員在充分了解巖體的特性后，可以按照隧洞開(kāi)挖、支護(hù)施工的順序進(jìn)行，充分考慮挖掘過(guò)程中，巖體出現(xiàn)的變形情況，通過(guò)各種加固材料的合理利用，提高整個(gè)巖體的強(qiáng)度，使巖體能夠具備更強(qiáng)的沖擊抵抗能力，從而實(shí)現(xiàn)引水隧洞的支護(hù)效果。

3.3 引水隧洞錨桿支護(hù)施工技術(shù)

引水隧洞錨桿支護(hù)施工流程如圖2所示。

圖2 引水隧洞錨桿支護(hù)施工流程

在進(jìn)行鉆孔時(shí)，應(yīng)盡可能選擇回旋設(shè)備，而且鉆孔距離要保持在145 mm內(nèi)，錨桿孔的深度保持在50 mm內(nèi)。使用錨桿一定要根據(jù)實(shí)際的需求，截出最佳的桿體，然后技術(shù)人員需要對(duì)錨桿進(jìn)行整直、除銹，避免錨桿性能受到影響，進(jìn)而影響隧洞施工的整體效果。在灌漿管深入鉆孔時(shí)，需要和孔底保持一定的距離，這樣才能更好地進(jìn)行開(kāi)挖。這一距離應(yīng)保持在50～90 mm的范圍內(nèi)，然后在砂漿灌入之后對(duì)錨桿進(jìn)行拉出，若孔口沒(méi)出現(xiàn)砂，需要按照相同的順序進(jìn)行第二次灌漿施工。

3.4 塌方預(yù)防和處理方法

在進(jìn)行塌方預(yù)防時(shí)，有以下幾點(diǎn)要求：首先，技術(shù)人員要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行周密的勘查，確保巖體情況達(dá)到要求，并且能夠進(jìn)行施工，全面評(píng)估地質(zhì)問(wèn)題引發(fā)塌方的情況，確保隧洞不是斷層、溶洞等類(lèi)型。一旦發(fā)現(xiàn)隧洞前方施工會(huì)遇到這種類(lèi)型的土質(zhì)，要及時(shí)調(diào)整施工方案。其次，科學(xué)地選擇施工技術(shù)，提高施工的安全性。同時(shí)，在施工之前，還要確認(rèn)排水系統(tǒng)是否能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)樵谑┕さ倪^(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生體量巨大的廢水，這些廢水如果不能通過(guò)排水系統(tǒng)及時(shí)排走，長(zhǎng)時(shí)間積累在隧洞內(nèi)部，很有可能引起隧洞混凝土結(jié)構(gòu)變形，容易出現(xiàn)塌方的風(fēng)險(xiǎn)。最后，施工人員還要對(duì)隧洞內(nèi)部的環(huán)境進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)諸如混凝土裂縫等問(wèn)題，要第一時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)救，采取科學(xué)的方法進(jìn)行加固，確保施工能夠順利進(jìn)行，從而保障施工人員的人身安全。

4 結(jié)語(yǔ)

水電站引水隧洞施工是整個(gè)水電站施工中非常重要的一環(huán)，它關(guān)系著整個(gè)水電站的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，還會(huì)對(duì)水力發(fā)電的效能產(chǎn)生巨大影響。通過(guò)深入的分析和探究引水隧洞開(kāi)挖技術(shù)和支護(hù)工程的施工技術(shù)，在引水隧洞開(kāi)挖和支護(hù)施工過(guò)程中，相關(guān)人員一定要嚴(yán)格把控質(zhì)量，選擇合適的技術(shù)進(jìn)行施工，以提高水電站引水隧洞施工質(zhì)量，降低巖石坍塌和滲水的風(fēng)險(xiǎn)，為水電站引水隧洞開(kāi)挖和支護(hù)施工提供參考。