王成全

（南充市堤防工程管理處，四川 南充 637000）

南充干渠引水隧洞工程施工技術(shù)要點(diǎn)探究

王成全

（南充市堤防工程管理處，四川 南充 637000）

引水隧洞工程主要用于灌溉、防洪、發(fā)電及排澇等方面，在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用十分廣泛。文章結(jié)合升鐘水庫南充干渠首段引水隧洞工程的施工實(shí)踐，提出了一些切實(shí)可行的隧洞施工技術(shù)要點(diǎn)，為同類工程借鑒參考。

南充干渠;隧洞工程;施工技術(shù);要點(diǎn)

近年來隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水利工程基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也加快了發(fā)展的步伐，在很大程度上為人們生產(chǎn)生活提供了便利，促進(jìn)了國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展［1］。引水隧洞工程的建設(shè)是水利工程建設(shè)中一個(gè)十分重要的內(nèi)容，在水利工程的整體建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用，其施工質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響日后工程投入使用的有效程度。因此，在水利工程建設(shè)過程中要對(duì)引水隧洞工程的施工各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效控制，結(jié)合工程實(shí)際情況采用有效的施工技術(shù)措施，以保障隧洞工程施工質(zhì)量，從而保障工程整體質(zhì)量［2］。本文結(jié)合升鐘水庫南充干渠首段引水隧洞工程的施工經(jīng)驗(yàn)，提出了引水隧洞工程的主要施工技術(shù)要點(diǎn)。

1 工程概況

升鐘水庫南充干渠設(shè)計(jì)全長63.22km，屬于升鐘水庫灌區(qū)二期工程建設(shè)項(xiàng)目。南充干渠首段工程起于升鐘水庫灌區(qū)右總干渠渠末袁家嘴分水閘處，止于大鵬山隧洞進(jìn)口，設(shè)計(jì)流量16.5m3/s，加大流量19.3m3/s，隧洞開挖斷面面積21.5 m3/m，渠線全長9.77km，其中隧洞9座（大于2000m以上的隧洞2座），長6.81km，占渠道總長的70%。由于南充干渠首段工程穿越了低山深丘區(qū)，地形、地質(zhì)條件較差，隧洞建筑物多，工程十分艱巨，屬升鐘水庫二期灌區(qū)的控制性“卡脖子工程”工程。

據(jù)地質(zhì)測繪和鉆探揭示，干渠沿線主要為侏羅系砂巖、粉砂巖與粉砂質(zhì)泥巖為主，局部有砂泥巖互層，巖性軟弱。巖石風(fēng)化主要受地形、巖性控制，一般山脊、埡口、山嘴及陡坡地段風(fēng)化強(qiáng)烈，洼地、溝谷底部巖石風(fēng)化較弱，在砂巖組成的陡崖地段，發(fā)育有卸荷裂隙。大多數(shù)隧洞進(jìn)、出口位于風(fēng)化巖體中，圍巖類別主要為Ⅳ～Ⅴ類;洞身巖體一般為粉砂質(zhì)泥巖或砂巖，圍巖類別為Ⅲ～Ⅳ類。個(gè)別隧洞跨溝段或局部淺埋洞段，洞頂以上圍巖厚度大多不足3倍洞徑，基本具備成洞條件，施工中應(yīng)及時(shí)支護(hù)與襯砌。

2 引水隧洞工程施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 隧洞開挖

（1）當(dāng)圍巖穩(wěn)定性較差、開挖斷面較小、支護(hù)條件較差或鉆眼和出渣能力不足時(shí)，應(yīng)采用短進(jìn)尺、弱爆破、多循環(huán)（淺控制爆破法）［3］;反之，當(dāng)圍巖較穩(wěn)定、支護(hù)速度較快、鉆眼出渣能力較強(qiáng)時(shí)，應(yīng)采用深進(jìn)尺、少循環(huán)掘進(jìn)（深控制爆破法）;對(duì)于Ⅴ類圍巖的隧洞工程，必須遵循“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)”的原則。

（2）施工單位應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)圍巖條件合理設(shè)計(jì)隧洞開挖爆破方式，優(yōu)先采用光面爆破技術(shù)，施工中應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化、修正爆破參數(shù)，保證爆破后獲得較好的開挖面。對(duì)于軟弱圍巖可采取分層開挖、適當(dāng)欠挖結(jié)合人工修鑿方式進(jìn)行，嚴(yán)格控制超挖，特殊地段也可采用人工開挖措施。

（3）因工程地質(zhì)圍巖條件不同，開挖面與襯砌面平行作業(yè)時(shí)的距離應(yīng)根據(jù)圍巖特性、混凝土強(qiáng)度的允許質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度及開挖作業(yè)需要的工作空間確定。若因地質(zhì)原因需要混凝土永久襯砌緊跟開挖面時(shí)，按混凝土齡期強(qiáng)度的允許質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度確定最大單段裝藥量。

2.2 隧洞臨時(shí)支護(hù)

（1）在隧洞工程中需要進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)的地段，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、地下水、隧洞結(jié)構(gòu)、斷面尺寸、開挖方法、圍巖暴露時(shí)間等因素，作出隧洞臨時(shí)支護(hù)方案設(shè)計(jì)。在支護(hù)方案中應(yīng)優(yōu)先采用混凝土永久襯砌方案，當(dāng)永久襯砌方案不能滿足支護(hù)時(shí)間要求時(shí)才采用臨時(shí)支護(hù)。對(duì)于需要臨時(shí)支護(hù)的圍巖類別，可采用錨桿、錨桿結(jié)合噴混凝土、錨桿加鋼筋網(wǎng)結(jié)合噴混凝土或鋼支撐等臨時(shí)支護(hù)方案，待現(xiàn)場監(jiān)理機(jī)構(gòu)審批同意后進(jìn)行實(shí)施。

（2）隧洞開挖后進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)的時(shí)間、施工順序及相隔距離，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、爆破參數(shù)、支護(hù)類型等因素確定，一般應(yīng)在圍巖出現(xiàn)有害松弛變形之前支護(hù)完畢，支護(hù)順序與支護(hù)時(shí)機(jī)要恰當(dāng)，當(dāng)圍巖自穩(wěn)時(shí)間較長時(shí)，支護(hù)可在開挖面后進(jìn)行，采取一循環(huán)一錨噴或幾個(gè)循環(huán)一錨噴;當(dāng)圍巖自穩(wěn)時(shí)間短，出渣后應(yīng)立即進(jìn)行支護(hù);若是圍巖自穩(wěn)時(shí)間很短時(shí)，爆破后可先噴混凝土，控制圍巖變形，出渣后再按設(shè)計(jì)要求完成臨時(shí)支護(hù)。對(duì)松散、破碎、無自穩(wěn)能力的圍巖，應(yīng)采取超前錨桿、管棚或超前灌漿等方法加固巖體，必要時(shí)可設(shè)鋼支架與錨噴聯(lián)合支護(hù)，以增強(qiáng)支護(hù)剛度;對(duì)易風(fēng)化、潮解、膨脹等巖體，要及早封閉，以防潮解后形成膨脹壓力［4］。對(duì)于需要進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)的Ⅳ類圍巖，一般應(yīng)在開挖后48h內(nèi)完成臨時(shí)支護(hù);對(duì)于Ⅴ類圍巖，一般應(yīng)在開挖后24h內(nèi)完成臨時(shí)支護(hù);對(duì)穩(wěn)定性極差的圍巖，應(yīng)先支護(hù)后開挖或支護(hù)緊跟工作面。

（3）對(duì)引水隧洞中的Ⅴ類圍巖，臨時(shí)支護(hù)宜采用鋼支撐、錨桿加鋼筋網(wǎng)與噴混凝土相結(jié)合的方式進(jìn)行支護(hù);對(duì)于地下水豐富的地段，應(yīng)加密鋼支撐間距和鋼筋網(wǎng)距、加粗鋼筋網(wǎng)鋼筋，取消噴混凝土，也可采用管棚支護(hù)方式。根據(jù)圍巖地質(zhì)情況，鋼支撐可采用拱加立柱型式支承于隧洞底板上，也可采用拱的型式支承于拱腳錨樁上，以方便安裝、減小擾度，鋼支撐安裝位置應(yīng)盡量接近隧洞頂部圍巖。

（4）南充干渠首段隧洞工程臨時(shí)支護(hù)選定以下參數(shù)。

Ⅲ類圍巖:邊頂拱噴C20混凝土混凝土、δ=5～8cm;采用隨機(jī)φ22砂漿錨桿、L=2.5～3m。

Ⅳ類圍巖:邊頂拱掛φ6.5鋼筋網(wǎng)、@20cm×20cm;噴C20混凝土、δ=8～10cm;采用系統(tǒng)錨桿，φ22砂漿錨桿，L=2.5～3m，@1.2×1.2m ～1.5×1.5m。

Ⅴ類圍巖:邊頂拱掛φ6.5鋼筋網(wǎng)@20cm×20cm，噴C20混凝土，δ=10～15cm;采用系統(tǒng)錨桿φ22砂漿錨桿，L=2.5～3m，@1.0×1.0m ～1.2m×1.2m;局部增設(shè)I14鋼支撐（@1.0m），視具體情況采用超前錨桿（頂拱120°范圍，φ22砂漿錨桿，L=4.5m，環(huán)向間距30cm，排距2m）或超前小導(dǎo)管（頂拱 120°范圍，Ф42mm小導(dǎo)管，δ=3.5mm，L=4.5m，環(huán)向30cm，排距2m）。

2.3 隧洞永久襯砌

（1）模板工程。隧洞混凝土襯砌模板的設(shè)計(jì)、制作與安裝質(zhì)量是確?；炷两Y(jié)構(gòu)質(zhì)量的關(guān)鍵，模板的制作和安裝不僅應(yīng)保證模板結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度和剛度，能承受混凝土澆筑和振搗的側(cè)向壓力和振動(dòng)力，而且應(yīng)有足夠的密封性，以避免漏漿等要求。傳統(tǒng)模板主要以鋼模或木板組合定型而成，隨著工程施工技術(shù)的發(fā)展，隧洞液壓鋼模襯砌臺(tái)車的應(yīng)用也十分普遍，它基本實(shí)現(xiàn)了隧洞混凝土澆筑施工的機(jī)械化，大大減輕了隧洞澆筑作業(yè)強(qiáng)度，與傳統(tǒng)鋼模襯砌相比，不僅節(jié)省了鋼材和木材，而且混凝土成型尺寸精度高、整體性好，建議在有條件的地方應(yīng)優(yōu)先采用液壓鋼模襯砌臺(tái)車作模板。

（2）混凝土澆筑。在混凝土澆筑前要做好準(zhǔn)備工作以及倉位的驗(yàn)收工作，在經(jīng)監(jiān)理工程師的驗(yàn)收同意后方可進(jìn)行混凝土的澆筑作業(yè)。隧洞頂拱混凝土澆筑要做到左右均勻?qū)ΨQ、分層澆筑，并保證在上層混凝土初凝之前澆筑完畢，以免形成施工冷縫;澆筑頂拱時(shí)應(yīng)邊泵送，邊振搗，同時(shí)用鐵錘敲擊模板，檢查混凝土是否到位、密實(shí)，確認(rèn)密實(shí)后方可封頂［5］?；炷琳駬v是保證混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵工序，需選配技術(shù)熟練、經(jīng)驗(yàn)豐富的振搗工操作，按規(guī)定程序作業(yè)，杜絕漏振，以免產(chǎn)生蜂窩麻面和空隙。

（3）混凝土養(yǎng)護(hù)。一般在澆筑完成后24h左右混凝土內(nèi)部溫度將達(dá)到最大值，而此時(shí)鋼模板尚不能拆除，還不能直接進(jìn)行表面灑水降溫。為了降低混凝土溫度，以避免混凝土形成溫度裂縫，在澆筑完畢后18h即開始對(duì)鋼模板表面進(jìn)行不間斷的灑水降溫，拆模后對(duì)混凝土表面進(jìn)行全天候養(yǎng)護(hù)至14d。

2.4 隧洞施工排水

（1）隧洞工程在施工中應(yīng)根據(jù)“截、堵、排、抽相結(jié)合”的綜合排水原則，做好洞內(nèi)施工排水工作，要采取一定的引排措施集中導(dǎo)流，減小地下水對(duì)已開挖圍巖的侵潤破壞;洞外排水主要是做好洞口的防洪和排水設(shè)施，防止雨季到來時(shí)山洪或地面倒流入洞［6］。施工單位應(yīng)因地制宜，綜合考慮，設(shè)計(jì)合理的隧洞施工排水方案，避免和減少地表水和地下水對(duì)工程的危害。

（2）隧洞施工要嚴(yán)格控制底板高程，隨時(shí)清除洞內(nèi)淤積，避免因底板凹凸不平和淤積較多對(duì)流水的堵塞;對(duì)于反坡施工的隧洞應(yīng)設(shè)置必要的集水坑或集水井，局部積水可用小水泵抽到最近的集水坑內(nèi)，再用主抽水機(jī)將水抽出洞外。

3 結(jié)語

綜上所述，通過對(duì)南充干渠首段引水隧洞工程施工技術(shù)要點(diǎn)的介紹，我們對(duì)隧洞工程施工技術(shù)要點(diǎn)有了初步的了解。但由于每一個(gè)隧洞工程的施工技術(shù)受所實(shí)施工程的狀況、環(huán)境、地質(zhì)、圍巖等不同情況的影響，其具體的施工技術(shù)也會(huì)有所不同，施工單位應(yīng)在正式施工之前根據(jù)自身特點(diǎn)做好隧洞施工技術(shù)設(shè)計(jì)，盡量運(yùn)用新技術(shù)、新材料、新工藝，以提高隧洞工程施工技術(shù)水平。把“質(zhì)量第一、安全第一”放在首位，對(duì)施工中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都要實(shí)施有效的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，并建立良好的質(zhì)量、安全監(jiān)督體系，以確保引水隧洞施工順利進(jìn)行。

［1］楊照明，張金承，周垂富．小斷面長距離引水隧洞的施工設(shè)計(jì)［J］．水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2011（03）:55-56．

［2］王連廣，劉陽．引水隧洞三維滲流場分析研究［J］．水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2014（04）:52-53．

［3］向湧濤．水利水電工程施工危險(xiǎn)因素分析及控制管理探討［J］．水利技術(shù)監(jiān)督，2015（01）:102．

［4］羅杰華，寧?。淼酪r砌技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用［J］．水利技術(shù)監(jiān)督，2015（01）:65-66．

［5］鄭國輝．南水北調(diào)來水調(diào)入密云水庫調(diào)蓄工程——京密引水渠段工程施工導(dǎo)流情況分析［J］．水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2014（09）:33-36．

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TV554;TV52

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1008-1305（2015）06-0068-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2015.06.026

王成全（1980年—），男，工程師。