試論長距離輸水隧洞施工中的關(guān)鍵問題與解決對策

高崇義

（云南建投第一水利水電建設(shè)有限公司， 云南 昆明 650000）

我國調(diào)水工程規(guī)劃隨著地區(qū)發(fā)展逐漸增多， 長距離輸水隧洞的施工項目總數(shù)也開始上升。 為確保相關(guān)工程能夠正常進行， 應(yīng)當從施工角度進行分析，明確工程團隊可能遇到的關(guān)鍵問題。 同時， 基于問題根源研究需要采取的解決對策， 確保長距離輸水隧洞施工能夠達到理想建設(shè)目標， 為未來調(diào)水工程的正常開展打下堅實基礎(chǔ)。

1 長距離輸水隧洞施工簡析

長距離輸水隧洞工程總量較大， 同時施工步驟復(fù)雜程度高， 容易受到多種條件影響， 如地理狀態(tài)、建設(shè)方案等。 因此， 相對于其它工程類型， 長距離輸水隧洞經(jīng)常會遇到施工問題， 需要采取有效的措施進行應(yīng)對。 同時， 此類工程的施工空間較小， 場地環(huán)境較為特殊， 建設(shè)需要涉及多方面的專業(yè)內(nèi)容，因此團隊采取的應(yīng)對措施， 會直接決定工程建設(shè)質(zhì)量與效率[1]。 在這種情況下， 為確保長距離輸水隧洞能夠達到理想施工目標， 應(yīng)當明確其在建設(shè)過程中可能遇到的關(guān)鍵問題。 通過深入研究問題誘因、明確產(chǎn)生原理， 可以為應(yīng)對策略的制定提供重要參考， 有利于減少工程出現(xiàn)問題的概率， 為保障項目正常開展提供重要支持。

2 長距離輸水隧洞施工關(guān)鍵問題探究

2.1 作業(yè)空間與工序

在長距離輸水隧洞施工過程中， 工程團隊經(jīng)常會遇到作業(yè)空間過小、 基礎(chǔ)工序受到多種因素干擾的問題。 一部分隧洞基礎(chǔ)長度較長， 同時凈空斷面較小， 導(dǎo)致施工爆破、 出渣以及襯砌流程效率較低，容易遇到障礙物影響。 同時這些問題也會導(dǎo)致施工安全性下降， 可能會增加事故風險。 因此， 在工程建設(shè)階段， 項目團隊應(yīng)當采取積極措施， 針對作業(yè)空間以及工序干擾問題進行處理。

2.2 隧洞出渣

洞內(nèi)出渣與隧洞施工效率存在直接關(guān)聯(lián)， 目前大部分工程團隊在建設(shè)過程中， 經(jīng)常會遇到出渣效率過低、 工序混亂問題。 出渣效率過低會導(dǎo)致隧洞內(nèi)施工頻繁受阻， 同時也會增加建設(shè)風險， 不利于提高項目推進質(zhì)量。 工序混亂主要與出渣運輸、 布置有關(guān)， 在相關(guān)活動未落實到位的情況下， 隧道施工可能無法按照標準流程進行建設(shè)， 進而干擾實際施工效果， 容易導(dǎo)致風險級別上升。

2.3 洞內(nèi)通風

長距離輸水隧洞內(nèi)部環(huán)境較為特殊， 其需要做好通風設(shè)計與部署工作， 在盡可能維持基礎(chǔ)氧氣含量的同時， 減少有毒氣體空氣占比， 防止施工人員出現(xiàn)中毒問題[2]。 可以認為， 隧洞內(nèi)部通風效果會直接影響到建設(shè)效率與安全性。 通常情況下， 大部分輸水隧洞內(nèi)部出現(xiàn)有害氣體聚集的概率均處于較低級別， 但受到地質(zhì)條件以及地層狀態(tài)影響， 內(nèi)部可能存在部分存儲氣體的特殊構(gòu)造區(qū)域， 如層狀粉細砂巖、 封閉斷層等。 在這種情況下， 工程團隊遭遇有害氣體聚集的可能性不容忽視， 需要采取科學、 有效的通風設(shè)計方案， 確保內(nèi)部環(huán)境能夠維持在安全狀態(tài)。

2.4 洞內(nèi)滲水

長距離輸水隧洞由于地質(zhì)條件等因素影響， 內(nèi)部可能會出現(xiàn)意外滲水問題， 如遭遇大型巖溶形態(tài)等。 在隧洞掘進過程中， 一旦出現(xiàn)涌水滲水現(xiàn)象，便會增加器械受損或人員傷亡風險。 因此， 需要采取有效的應(yīng)對措施， 確保洞內(nèi)滲水問題能夠得到科學處理， 減少意外發(fā)生可能性。 在長距離輸水隧洞建設(shè)過程中， 由于隧洞埋深較大， 部分巖體內(nèi)部的氣體可能會出現(xiàn)被壓縮的現(xiàn)象[3]。 一旦頂部或掌子面壓力超過極限， 便會導(dǎo)致氣體從裂隙內(nèi)噴出， 最終增加滲水風險。

2.5 斷層不良地質(zhì)

斷層不良地質(zhì)屬于長距離輸水隧洞的常見問題之一， 在隧洞設(shè)計經(jīng)過特殊地段的情況下， 如洼地、落水洞、 溶槽、 石芽等， 便有可能出現(xiàn)斷層不良地質(zhì)問題， 對工程建設(shè)造成干擾[4]。 除此之外， 一部分區(qū)域還有可能存在多條、 不均勻的大規(guī)模斷層。 這些因素都會對長距離輸水隧洞的施工造成不可忽視的影響， 需要采取科學、 可靠的應(yīng)對措施進行處理。

2.6 洞內(nèi)支護

長距離輸水隧洞屬于隧道施工的一種， 其需要做好內(nèi)部支護工作， 避免出現(xiàn)意外坍塌等問題。 受到環(huán)境條件影響， 長距離輸水隧洞的支護難度相對較高， 同時有可能出現(xiàn)變動問題， 最終導(dǎo)致支護效果下降或失效。 因此， 需要針對支護情況進行深入分析， 確保其能夠滿足輸水隧洞建設(shè)要求， 避免出現(xiàn)意外問題。

2.7 施工測量

隧洞開挖施工對于測量標準程度具有較為嚴格的要求， 受到地形條件以及植被、 粉塵濃度、 煙氣濃度等多種因素影響， 長距離輸水隧洞的測量精確度往往較差[5]。 在這種情況下， 隧洞開挖施工可能會出現(xiàn)異常問題， 最終導(dǎo)致建設(shè)效果不理想， 甚至引發(fā)工程事故。 因此， 需要采取有效的測量措施，確保其精確程度能夠達到長距離輸水隧洞施工標準，減少出現(xiàn)意外問題的可能性。

2.8 環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測屬于長距離輸水隧洞施工的重要環(huán)節(jié)之一， 由于此類項目建設(shè)周期較長， 同時施工步驟較為復(fù)雜， 因此可能會對自然環(huán)境生態(tài)產(chǎn)生一定程度的影響。 若未布置有效的監(jiān)測措施， 不僅不利于管控工作進行， 同時也容易導(dǎo)致污染事故發(fā)生。 因此， 需要重視環(huán)境監(jiān)測相關(guān)問題， 確保其能夠得到妥善應(yīng)對。

3 長距離輸水隧洞施工問題解決對策

3.1 作業(yè)空間與工序?qū)Σ?/h3>

針對長距離輸水隧洞作業(yè)空間以及工序問題，項目團隊應(yīng)當積極探索施工方案優(yōu)化路徑， 確保相關(guān)問題能夠得到有效解決。 例如， 可以采用全斷面開挖光面爆破法， 使工程作業(yè)空間問題得到科學處理， 盡可能減少超挖、 欠挖總量。 在光面爆破規(guī)劃過程中， 項目團隊需要合理設(shè)計掏槽類型， 并對間距進行科學規(guī)劃[6]。 同時， 還應(yīng)當利用素描圖， 對掌子面圍巖地質(zhì)構(gòu)造以及裂隙狀態(tài)進行深入分析，確保后續(xù)施工能夠在高效率條件下進行， 減少工序受到干擾的可能性。

3.2 隧洞出渣對策

針對洞內(nèi)出渣相關(guān)問題， 工程團隊應(yīng)當從方案設(shè)計角度入手， 采取科學合理的處理方式， 使洞穴出渣速度能夠得到顯著提升， 并重點關(guān)注循環(huán)施工出渣周期， 確保其可以得到有效縮短。 在實際建設(shè)階段， 工程團隊可以結(jié)合項目情況， 對裝載機數(shù)量以及運輸車輛數(shù)量進行規(guī)劃[7]。 例如， 在隧洞進尺不斷加深的情況下， 適當增加運輸車總量， 使裝載效率能夠得到顯著提升。 除此之外， 還應(yīng)當針對隧道匯車進行合理規(guī)劃， 避免匯車洞布置不當導(dǎo)致裝車時間過長， 確保出渣流程能夠正常開展。

3.3 洞內(nèi)通風對策

為確保隧洞內(nèi)能夠維持正常通風狀態(tài)， 工程團隊應(yīng)當結(jié)合項目實際情況， 對作業(yè)人員呼吸總風量需求、 爆破排煙總風量需求、 洞內(nèi)最小風速總風量需求進行計算。 呼吸總風量需求采用公式（1） 進行計算。

在公式（1） 中， k 代表風量備用系數(shù)， 通常采用1 ～1.25 進行代入； q 代表各個作業(yè)人員的基礎(chǔ)通風量， 可采用3m3/min·人進行代入； n 代表隧洞內(nèi)同時作業(yè)人數(shù)上限。

爆破排煙總風量需求采用公式（2） 進行計算。

在公式（2） 中， G代表炸藥需求總量， 單位為kg； t代表通風時間， 單位為min； A代表斷面面積，單位為m2； L0代表通風長度， 單位為m。

洞內(nèi)最小風速總風量采用公式（3） 進行計算。

在公式（3） 中， v代表排塵所需風速， 單位為m/s； S 代表隧洞的斷面積， 單位為m2。

通過科學計算所需風量， 可以為隧洞內(nèi)的通風規(guī)劃流程提供重要參考， 有利于減少污染物總量，并維持足夠的新鮮空氣， 為隧洞內(nèi)人員施工提供重要支持。 在工程實踐中， 項目團隊應(yīng)當準備隧洞專用通風設(shè)備， 并確保其直徑符合基礎(chǔ)需求， 并確認漏洞率、 摩阻系數(shù)達到理想標準[8]。 同時， 還應(yīng)當做好有害氣體檢測工作， 在必要情況下及時進行鉆孔排氣、 工作面減荷處理， 避免出現(xiàn)意外情況。

3.4 洞內(nèi)滲水對策

洞內(nèi)滲水屬于長距離輸水隧洞施工較為常見的問題之一， 為避免相關(guān)情況對工程團隊造成威脅，應(yīng)當積極做好地質(zhì)預(yù)測工作流程， 確保施工活動能夠在完整的監(jiān)測數(shù)據(jù)支持下， 維持高效率開展狀態(tài)。在項目實踐中， 工程團隊可以采用地質(zhì)超前鉆機或TSP超前預(yù)報系統(tǒng)進行處理， 確保隧洞前方地質(zhì)情況能夠滿足安全施工需求[9]。 在探測階段， 若技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)存在不明壓力， 則證明隧洞前方可能存在流體， 容易出現(xiàn)滲水問題。 在這種情況下， 工程團隊應(yīng)當針對施工流程進行深入優(yōu)化， 如采用弱爆破、逐步開挖方式等， 避免滲水轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅坑克?導(dǎo)致施工流程受阻。 同時， 工程團隊還需要制定詳細的應(yīng)急預(yù)案， 在滲水問題加重時及時采取有效措施，避免負面影響進一步擴大。

3.5 斷層不良地質(zhì)對策

斷層不良地質(zhì)屬于較為常見的問題之一， 為避免相關(guān)情況對長距離輸水隧洞施工造成干擾， 工程團隊應(yīng)當采取科學有效的應(yīng)對方案， 確保不良地質(zhì)得到合理處置。 例如， 在爆破過程中適當減少炮孔基礎(chǔ)裝藥量， 并針對炮眼間距進行合理調(diào)整[10]。 通過這種方式， 使隧洞施工能夠維持完整的拱部弧線，降低斷層不良地質(zhì)產(chǎn)生的負面干擾。 在這一階段，工程團隊應(yīng)當合理利用圍巖具有的穩(wěn)定特征， 為隧洞施工創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。 同時， 為確保不良地質(zhì)處于正常狀態(tài)， 工程團隊還應(yīng)當縮短檢測間隔， 依靠頻繁的針對性檢測， 及時發(fā)現(xiàn)潛在危險源， 確保工程活動能夠在安全條件下開展。 除此之外， 一旦遇到斷層區(qū)域， 工程團隊應(yīng)當在做好支護的情況下， 再進行開挖處理。 通過加強施工質(zhì)量控制， 保證拱架支護處于穩(wěn)定狀態(tài)， 減少出現(xiàn)意外的可能性。 在必要情況下， 應(yīng)當針對隧道頂部區(qū)域以及鋼拱架周邊進行噴錨處理， 確保其牢固程度符合施工需求， 使受力維持連續(xù)性， 提高建設(shè)可靠程度。

3.6 支護對策

支護工作屬于長距離輸水隧洞的重要組成部分，其與施工穩(wěn)定性存在直接關(guān)聯(lián)， 因此項目團隊應(yīng)當遵循相關(guān)施工原則， 確保支護部署能夠達到理想級別， 減少出現(xiàn)意外的概率。 在實際施工過程中， 工程團隊也需要針對掌子面進行全程監(jiān)控， 確保支護問題能夠得到及時發(fā)現(xiàn)。 在掌子面頂部區(qū)域， 可以采用超前注漿小導(dǎo)管進行支護處理， 使開挖可靠性能夠顯著提升。 同時， 開挖后應(yīng)當立即進行噴錨支護， 使圍巖面得到封閉[11]。 除此之外， 工程團隊應(yīng)當在掌子面位置部署監(jiān)測點位， 并通過收集的數(shù)據(jù)信息， 判斷圍巖形變狀態(tài)， 為后續(xù)工程建設(shè)提供重要參考。 通過積極落實支護管理方案， 可以有效提高建設(shè)工程質(zhì)量， 有利于減少意外情況發(fā)生概率，具有重要實施價值。

3.7 環(huán)境監(jiān)測對策

通常情況下， 環(huán)境監(jiān)測主要包含廢水與大氣兩個部分。 在長距離輸水隧洞建設(shè)過程中， 針對廢水進行監(jiān)測， 需要結(jié)合工程實際狀態(tài)以及施工方式，設(shè)置多個基礎(chǔ)監(jiān)測點位， 并針對表1 相關(guān)項目進行針對性監(jiān)測。

表1 廢水監(jiān)測項目

針對大氣環(huán)境進行監(jiān)測時， 則需要重點關(guān)注施工可能產(chǎn)生的污染物類型， 選擇多個監(jiān)測點位進行數(shù)據(jù)收集， 相關(guān)項目如表2 所示。

表2 大氣監(jiān)測項目

4 結(jié)語

綜上所述， 長距離輸水隧洞施工受到多種條件影響， 經(jīng)常會出現(xiàn)各式各樣的問題。 為確保工程能夠順利進行， 施工團隊應(yīng)當積極采取有效應(yīng)對措施，確保關(guān)鍵問題得到有效解決， 為后續(xù)進一步開展建設(shè)流程打下堅實基礎(chǔ)。