烏魯木齊葛洲壩新疆工程局（有限公司） 王興俊

水利工程隧洞施工技術(shù)探討

烏魯木齊葛洲壩新疆工程局（有限公司） 王興俊

水利工程隧洞一般可分為四種，即小型隧洞、中型隧洞、大型隧洞和特大型隧洞。其中，中小型隧洞是水利工程中最常見的也是數(shù)量最多、應(yīng)用最為廣泛的隧洞。本文，筆者就水利工程中中小型隧洞的施工技術(shù)進(jìn)行探討。

一、隧洞進(jìn)口邊坡支護(hù)和隧洞出口邊坡支護(hù)施工技術(shù)

在進(jìn)行隧洞的進(jìn)口設(shè)計(jì)和出口設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循“早進(jìn)晚出”不刷坡的原則或盡可能少刷坡的原則。具體講就是要對(duì)隧洞洞口的山體盡可能少刷坡，甚至不刷坡，對(duì)洞口周邊工程進(jìn)行妥善保護(hù)，尤其是要保護(hù)好洞口的地質(zhì)和水文環(huán)境。一般而言，應(yīng)想方設(shè)法為洞門設(shè)計(jì)創(chuàng)設(shè)有利條件。在設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先考慮無(wú)洞門設(shè)計(jì)，確實(shí)需要開設(shè)洞門的，可采用斜洞門設(shè)計(jì)或非擋墻洞門等簡(jiǎn)易型洞門設(shè)計(jì)。這樣，不僅能夠較為有效地保護(hù)洞口環(huán)境以及洞口處的山體坡積層，降低對(duì)周邊環(huán)境的不良影響，還能使運(yùn)行期間的檢查維修更為方便。

在進(jìn)行邊坡支護(hù)的過(guò)程中，一般采用在開挖的同時(shí)進(jìn)行支護(hù)的施工方法。在巖石開挖過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)存在不穩(wěn)定的巖體，應(yīng)利用錨桿實(shí)施支護(hù)處理，以確保邊坡巖體的穩(wěn)定性和安全性。在選用錨桿時(shí)，應(yīng)按照實(shí)際所需的規(guī)格大小進(jìn)行選擇，若發(fā)現(xiàn)支護(hù)難度較大時(shí)，可考慮采用混凝土噴施的方法以加強(qiáng)其支護(hù)的牢固性。

二、水利工程中隧洞的開挖與支護(hù)施工技術(shù)分析

1. 隧洞Ⅰ類圍巖—Ⅱ類圍巖的開挖與支護(hù)施工。對(duì)隧洞Ⅱ類圍巖進(jìn)行開挖施工時(shí)，一般采用全斷面開挖的方式。鉆孔的深度為3.50m，循環(huán)進(jìn)尺3.20m。對(duì)炮孔開挖進(jìn)行布置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)，以確定具體的爆破參數(shù)。

2. 隧洞Ⅲ類圍巖—Ⅳ類圍巖的開挖與支護(hù)施工。對(duì)于此類隧洞的圍巖采取的開挖方式也是全斷面開挖，其鉆孔深度、循環(huán)進(jìn)尺的規(guī)格與隧洞Ⅰ類圍巖—Ⅱ類圍巖相同，即鉆孔深度也為3.50米，循環(huán)進(jìn)尺也是3.20m。在進(jìn)行炮孔開挖布置時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)來(lái)確定爆破參數(shù)，以確保爆破安全、成功。

3. 對(duì)隧洞基本穩(wěn)定型的圍巖的開挖與支護(hù)施工。對(duì)于此類隧洞的圍巖，應(yīng)根據(jù)實(shí)際選擇合適的爆破炸藥，即選用密度低、猛度適中、威力強(qiáng)的光面爆破炸藥，一般使用非電毫秒雷管加塑料導(dǎo)爆管引爆，爆破的周邊孔之間的距離、輔助孔之間的距離，也應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定。應(yīng)選用合適的循環(huán)進(jìn)尺，隨機(jī)錨桿應(yīng)隨著掌子面而跟進(jìn)，采用一邊支護(hù)，一邊開挖的方式，盡量使支護(hù)與開挖同步施工。這樣，不但能夠加快施工進(jìn)度，還可以對(duì)圍巖變形進(jìn)行有效控制，確保水利工程隧洞施工的安全。

4. 對(duì)隧洞穩(wěn)定性較差的圍巖進(jìn)行開挖與支護(hù)施工。由于這類巖層結(jié)構(gòu)疏松，再加上局部受到水的作用，軟化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，用手就可將這類巖石掰成碎塊，其穩(wěn)定性非常差。根據(jù)這類圍巖的特點(diǎn)，一般采用的流程是：首先進(jìn)行全斷面開挖，然后用鋼纖維混凝土對(duì)掌子面進(jìn)行封閉，接著安裝格柵，進(jìn)行超前支護(hù)施工和鎖腳錨桿施工，最后噴上混凝土。在施工時(shí)，為了使圍巖變形程度降到最低，首先要用鋼釬維混凝土對(duì)整個(gè)掌子面進(jìn)行封閉處理，然后在隧洞頂拱輪廓線外的25 cm處120°范圍內(nèi)，打上兩排規(guī)格為5m的超前錨桿，以達(dá)到超前加固的目的。

5. 對(duì)隧洞不穩(wěn)定類型的圍巖進(jìn)行開挖與支護(hù)施工。由于這種類型圍巖的穩(wěn)定性極差，爆破發(fā)生后立即就會(huì)塌方，施工時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

（1）妥善處理地下水。在樁號(hào)之間，采用線流形式、面滲形式和集中涌水形式等進(jìn)行處理。這種滲流量非常大，能夠使巖體穩(wěn)定性能迅速下降，無(wú)法確保圍巖的穩(wěn)定，就連施工人員也很難到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工，因此，在開挖之前，應(yīng)先用風(fēng)鉆和花管等進(jìn)行排水處理。

（2）對(duì)巖體斷層、破碎帶進(jìn)行施工時(shí)，由于此類圍巖為軟性巖體，拱、掌子面等處極易出現(xiàn)線狀滲水或面狀滲水，導(dǎo)致頂拱在開挖過(guò)程中極易發(fā)生坍塌事故，因此可以采用以下三種方法： 自掌子面沿輪廓線向前方巖體內(nèi)打入φ50@20mm 的超前小導(dǎo)管，用支護(hù)好的鋼支撐打入小鋼管和前方巖體形成的支撐體系，臨時(shí)共同承受頂部土體壓力，在臨時(shí)支撐體系的保護(hù)下采用淺孔小炮或風(fēng)鎬、挖掘機(jī)開挖，單循環(huán)進(jìn)尺0.5～ 0.8m； 在開挖出的輪廓面上立即噴射厚度為5～ 10 cm 的鋼纖維混凝土封閉巖面，及時(shí)控制圍巖變形；架設(shè)型鋼、打鎖腳錨桿，模噴混凝土封閉頂拱。

三、調(diào)壓井的開挖、支護(hù)施工技術(shù)分析

要確保施工方案的合理性、科學(xué)性和可行性，應(yīng)對(duì)隧洞的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行深入地勘測(cè)調(diào)查，獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)資料，為施工方案的制訂提供可靠的資料依據(jù)。所以，在進(jìn)行調(diào)壓井開挖施工之前，必須開挖一口直徑大約為2 m的圓形導(dǎo)井，一則可以幫調(diào)壓井排除，二則也有助于進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘查。為了防止調(diào)壓井導(dǎo)井開挖時(shí)出現(xiàn)井口塌方的問(wèn)題，應(yīng)在井口下大約5m的地方進(jìn)行掛網(wǎng)噴錨，將井口牢牢地鎖住。開挖調(diào)壓井時(shí)，應(yīng)進(jìn)行全斷面開挖，其鉆孔的深度為2.5m，循環(huán)進(jìn)尺為2.20m。進(jìn)行炮孔布置開挖施工時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)，以確定爆破參數(shù)。在進(jìn)行鉆孔施工時(shí)，一般應(yīng)用手風(fēng)鉆。在噴混凝土?xí)r，噴漿機(jī)應(yīng)選用合適的型號(hào)。對(duì)豎井圍巖進(jìn)行支護(hù)施工時(shí)，應(yīng)適時(shí)用水泥砂漿錨桿予以適時(shí)支護(hù)，其錨桿的長(zhǎng)度為4m，直徑20mm。

四、隧洞混凝土襯砌

中小型隧洞的設(shè)計(jì)與施工必須采用復(fù)合式支護(hù)襯砌形式作為隧洞的支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)體系，即一次支護(hù)根據(jù)洞身圍巖的實(shí)際條件可聯(lián)合或分別采用噴、錨、網(wǎng)、鋼拱架和管棚等支護(hù)，在適當(dāng)時(shí)機(jī)二次襯砌鋼筋混凝土。其中，混凝土砌筑從隧洞中間伸縮縫處開始襯砌，按照設(shè)計(jì)分倉(cāng)澆筑。把混凝土從攪拌站用罐車運(yùn)至澆筑段，然后直接卸入混凝土泵料斗內(nèi)，經(jīng)導(dǎo)管由模板下料口入倉(cāng)，分層鋪料，每層厚度約為40cm。下料由底拱開始，兩側(cè)均勻下料，逐漸升高至邊頂拱。采用2.2kW軟軸插入式振搗器振搗密實(shí)，并做好封倉(cāng)處理。在生產(chǎn)實(shí)踐中，以降低施工難度，節(jié)省成本，取得高效率及高效益為最終目的。因此施工過(guò)程中，在采用成熟的施工方案的同時(shí)，要有創(chuàng)新意識(shí)，不斷完善、優(yōu)化水利工程施工方案，只有這樣施工技術(shù)才能不斷進(jìn)步。

總之，水利工程隧洞施工技術(shù)是關(guān)系著隧洞質(zhì)量、安全的主要因素，相關(guān)人員應(yīng)認(rèn)真研究施工方法，引進(jìn)新的施工工藝，不斷提升隧洞施工技術(shù)，以更好地為水利工程建設(shè)服務(wù)，推動(dòng)我國(guó)水利工程事業(yè)更好更快地發(fā)展。