肖俊聰
(惠州市水務工程質量安全監(jiān)督站,廣東 惠州 516003)
水工隧洞是穿山開挖建成的封閉式輸水或泄洪通道,屬于非露天作業(yè),易受施工環(huán)境和地質結構的影響,隧洞施工難度大,安全性要求高。隧洞施工技術包括隧洞開挖施工技術,錨桿支護施工技術,混凝土襯砌技術等;在隧洞施工前,要根據實際情況來確定合適的施工技術以及支護技術,保證工程進度與施工質量,避免出現(xiàn)質量問題和安全問題。
隧洞施工開挖作業(yè)有兩種,一種是全斷面開挖施工,另一種是導洞開挖施工。以新奧法為理論支撐,隧洞開挖的施工作業(yè)要基于圍巖種類以及底層的穩(wěn)定性來選擇施工技術類別,供選擇的有全斷面開挖施工方法、支撐法、臺階開挖法等施工方法,當隧洞高度較高的工程開挖作業(yè)時應選用臺階開挖施工法。
全斷面開挖施工技術適用于圍巖情況較好的開挖段。開挖區(qū)域的巖石較為堅固,可先采用一次性鉆爆施工的形式對開挖點進行隧洞開挖作業(yè),然后進行支護作業(yè)。選用這種施工技術的工程,完成速度比較快,能夠加快水利工程隧洞施工的效率,能在保證施工質量的前提下,合理控制施工周期。
導洞開挖是在隧洞斷面基礎上進行導洞挖掘,同時還要逐漸擴大導洞的斷面尺寸和規(guī)整導洞的整體形狀。導洞開挖技術在施工方面較靈活,根據采集到的施工前方地質特點,為后期隧洞在排水、不良地質處理等作業(yè)方面提供便利條件,讓隧洞有良好的通風效果。
錨桿支護是指用金屬件、木件、聚合物件或其他材料制成桿柱,打入地表巖體預先鉆好的孔中,利用其結構形成懸吊效果、組合梁效果、補強效果,以達到支護目的的方法,通常在輸水隧洞混凝土襯砌施工作業(yè)前完成。因隧洞開挖方式不同,支護方式也不一樣,圍巖質量好,直接錨桿掛設鋼筋網片后,噴射混凝土;當開挖的巖石土、土層或者斷面的穩(wěn)定性比較差時,應當采用隨機錨桿或超前錨桿的方法進行隧洞支護作業(yè)后,展開混凝土襯砌支護作業(yè)。
襯砌是使用鋼筋混凝土等材料,沿著隧道洞身周邊建筑的永久性支護結構,以防止圍巖變形或坍塌。要做好施工前勘測作業(yè),掌握施工巖石屬性后,才能開展混凝土襯砌作業(yè)。當輸水隧洞水平收斂速度、拱頂位移速度等影響因素能滿足混凝土襯砌的要求,并且支護表面無明顯裂縫時,才能開展襯砌施工?;炷烈r砌施工連續(xù)澆筑時,混凝土質量的控制是關鍵因素。在灌注作業(yè)時,灌注速度要恰當,完成邊墻混凝土灌注作業(yè)后,再進行拱頂混凝土灌注作業(yè)。
在隧洞建設施工中,最常見的事故是塌方,尤其在斷層等復雜地質段施工時。若出現(xiàn)不良地質,最重要的是解決圍巖坍塌和襯砌沉陷的問題。
為了避免塌方事故的發(fā)生,首先應做好地質勘探分析等準備工作,根據實際情況制訂施工方案。根據施工中實時觀測情況,分析巖體地質結構和地下水的相關變化規(guī)律,及時調整和完善設計方案。
一是做到勤觀測,定期分析現(xiàn)場的工程地質及地下水的變化情況,根據變化規(guī)律及時制定和調整施工工藝。
二是不良地質段實行短開挖,在巖層狀況差的開挖段,應適當減小開挖進尺,襯砌支護應緊隨作業(yè)面快速施工,在作業(yè)技術手段上采用多爆點,弱爆破方法,以便得到規(guī)整斷面,保證初期支護質量。
三是進行強支護,強支護是指在施工中使用小導管注漿、長管棚及格柵拱等方法,對洞身及周邊進行強支護。強支護是預防塌方的主要措施,而及時支護又是避免塌方的重要方法。
地下隧洞工程產生塌方的原因是非常復雜的,通常都是由多種因素混合而成,因此解決的方式各有不同,需要視情況而定。通過總結施工研究經驗,得到通用規(guī)律,減小施工損失,常用的幾種塌方處理方法見表1。
表1 塌方處理的常用方法
隧洞施工是一項復雜的且易受外部環(huán)境影響的施工過程,合理選擇施工工藝對施工過程的質量和安全起著非常重要的作用。