林 鳴，王修春，左偉俊

（1.湖南省水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長沙 410005；2.中南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075）

引水隧洞是水庫工程中的重要組成部分，具有導(dǎo)流和調(diào)節(jié)水資源的功能。而引水隧洞的施工難點(diǎn)在于受地形、氣候、設(shè)施等外部影響因素較大[1]，為了確保引水隧洞能夠安全、高質(zhì)量完成建設(shè)及水利工程的正常運(yùn)行，對引水隧洞的施工技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)歸納便顯得尤為重要[2]。本文將結(jié)合椒花水庫中的引水隧洞工程，對引水隧洞的施工技術(shù)進(jìn)行探討總結(jié)。

1 工程概況

湖南省瀏陽市椒花水庫的引水隧洞工程，計(jì)劃從新建達(dá)滸河壩左岸下游30 m 處引水至椒花水庫大壩右岸下游430 m 處，長3.236 km，設(shè)計(jì)引水流量為2.5 m3/s。采用無壓城門洞形式，斷面凈寬2.4 m，高2.8 m（直墻高2.2 m、頂拱角度為106°），進(jìn)口底板高程為115.6 m、出口底板高程為114.6 m。

2 地質(zhì)條件

引水隧洞石方洞挖施工范圍為樁號(hào)隧0+000～隧3+228 m 段，其中樁號(hào)（0+000～0+010）段，隧洞埋深（2～14）m，圍巖以弱風(fēng)化黑云母英云閃長巖為主，圍巖以Ⅲ、Ⅳ類為主；樁號(hào)（0+010～0+220）m，隧洞埋深（14～95）m，圍巖為微新黑云母英云閃長巖，為中硬～堅(jiān)硬巖，圍巖以Ⅱ類為主；樁號(hào)（0+220～0+240）m，隧洞埋深（90～100）m；圍巖為黑云母英云閃長巖與淺變質(zhì)巖接觸帶，圍巖以Ⅳ、Ⅴ類為主；樁號(hào)（0+240～3+200）m，隧洞埋深（30～150）m，圍巖為中元古界長城系冷家溪群淺變質(zhì)砂巖、砂質(zhì)板巖、泥質(zhì)板巖，圍巖以Ⅲ類為主；樁號(hào)（3+200～3+228）m，隧洞埋深（10～30）m，圍巖為中元古界長城系冷家溪群淺變質(zhì)砂巖、砂質(zhì)板巖、泥質(zhì)板巖，圍巖以Ⅳ類為主，局部為Ⅴ類。綜合分析，隧洞圍巖Ⅱ類占7%，Ⅲ類占90%，Ⅳ、Ⅴ類占3%。

3 引水隧洞主要施工技術(shù)

3.1 準(zhǔn)備工作

引水隧洞具體動(dòng)工前要做足準(zhǔn)備工作。首先就是要對隧道沿線的地質(zhì)狀況進(jìn)行勘探，通過鉆孔取芯確定隧道沿線的巖層狀況及其水文地質(zhì)，繪制相應(yīng)的地質(zhì)施工圖；其次在對隧洞的施工工序進(jìn)行安排時(shí)，應(yīng)對工程的地質(zhì)條件、施工工法、工期進(jìn)度安排、工程特色進(jìn)行統(tǒng)籌考量。對每個(gè)施工工序指定專項(xiàng)負(fù)責(zé)人，明確其施工責(zé)任并落到實(shí)處。做好“三通一平”，為良好的隧道施工提供先決條件；最后，安全是施工過程中不容忽視的重大問題，在進(jìn)行施工前，必須集中對全體工人進(jìn)行安全教育培訓(xùn)，提升工人安全防范意識(shí)。工地中危險(xiǎn)地方必須進(jìn)行安全標(biāo)識(shí)，施工中的危險(xiǎn)步驟，必須做好安全防護(hù)措施。

3.2 開鑿技術(shù)

引水隧洞建設(shè)的關(guān)鍵在于合理開鑿洞口，開鑿前應(yīng)對隧洞圍巖巖性、現(xiàn)場的水文地質(zhì)條件、現(xiàn)有的施工設(shè)備以及隧洞斷面尺寸大小等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，在此基礎(chǔ)上選擇最優(yōu)的開鑿技術(shù)[3]。當(dāng)前主流的引水隧洞開鑿技術(shù)有全面開鑿法和導(dǎo)洞室開鑿法[4]兩種。

全面開鑿法適用于圍巖堅(jiān)硬的地質(zhì)狀況，該方法可以大面積施工，加快施工進(jìn)度，但由于在爆破過程中，會(huì)有大量的能量釋放，可能會(huì)對工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定造成影響，因此需要進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)施工。

導(dǎo)洞式開鑿法不同于全面開鑿法，首先在圍巖斷面開設(shè)導(dǎo)洞，隨后依據(jù)隧洞形狀和斷面大小開鑿隧洞。導(dǎo)洞式開鑿法相較于全面開鑿法，施工進(jìn)度較慢，且施工工序較多，但其優(yōu)勢在于可根據(jù)開鑿的導(dǎo)洞提前知悉隧洞內(nèi)部水文地質(zhì)狀況，減低隧洞的排水施工難度，隨著導(dǎo)洞隧洞貫通，隧洞內(nèi)通風(fēng)狀況也會(huì)得到改善。

3.3 排水施工技術(shù)

施工中防排水主要采用“以排為主，結(jié)合截、防、堵”的施工方案，并要考慮隧洞內(nèi)的永久防排水。根據(jù)實(shí)際地形在洞口段洞開挖截水溝，將坡面流下來的水通過截水溝及時(shí)排走，防止洞口上方的雨水對隧洞造成危害，針對地面存在的洞穴要及時(shí)進(jìn)行封堵，確保排水暢通無阻。洞身防水采用排水孔結(jié)構(gòu)，排水孔布置在水面線以上，孔深1 m，間、排距均為2 m，可根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整間、排距及孔深?？變?nèi)塞土工布做反濾結(jié)構(gòu)，對施工縫設(shè)置橡膠止水帶止水。在進(jìn)行隧洞施工時(shí)，應(yīng)對洞中每處出水位置進(jìn)行標(biāo)記，同時(shí)記錄分析這些出水位置的水質(zhì)成分、出水量，基于上述調(diào)查研究提出符合實(shí)際情況的排水措施。如若在施工過程中出現(xiàn)降雨，要防止地下水與地表水結(jié)合，做好防水排水工作。盡量避免在雨天開展防排水工作。面對從上往下或從下往上施工的工作斷面，可采用順坡排水或直接抽水的排水法。

3.4 地下水環(huán)境保護(hù)技術(shù)

隧洞施工會(huì)產(chǎn)生較多廢水，廢水中泥沙等小顆粒懸浮物占據(jù)污染物成分的比重較大，其SS 濃度范圍處于（800～10 000）mg/L 之間。因此，隧洞施工產(chǎn)生的廢水無法直接排出，應(yīng)在隧洞進(jìn)出口設(shè)沉淀池處理，將隧洞施工產(chǎn)生的廢水先進(jìn)行沉淀處理，使廢水中的泥沙顆粒懸浮物沉淀到底部，沉淀后的上方水體可重復(fù)利用，底部的棄渣進(jìn)行堆存處理。隧洞施工期應(yīng)根據(jù)廢水產(chǎn)生量決定沉淀池、事故池的大小及數(shù)量，對廢水進(jìn)行處理后再使用，禁止直接排放，降低隧洞施工產(chǎn)生的廢水對周邊生態(tài)環(huán)境的影響。

隧道排水系統(tǒng)排出的地下水應(yīng)采取清污分流。生產(chǎn)污水必須經(jīng)過一定的處理后方可排放，防止對地表水、地下水水質(zhì)產(chǎn)生影響，清潔水則可以作為施工用水循環(huán)使用。在特殊情況下，經(jīng)過一定的處理達(dá)標(biāo)后，還可以作為工程區(qū)的應(yīng)急備用水源或直接排入當(dāng)?shù)卦休斔馈?/p>

3.5 錨桿施工技術(shù)

引水隧洞開鑿?fù)瓿珊蟊憧梢赃M(jìn)行錨桿施工，進(jìn)行錨桿施工前，施工人員應(yīng)使用全站儀等儀器對鉆孔進(jìn)行明確標(biāo)注。在選擇鉆孔設(shè)備時(shí)，應(yīng)結(jié)合鉆孔規(guī)格和施工區(qū)域的巖層狀況科學(xué)合理選擇鉆孔設(shè)備。鉆孔完成后要及時(shí)清理孔洞內(nèi)的殘?jiān)?，并及時(shí)封閉孔口，保持孔內(nèi)清潔。進(jìn)行插桿施工時(shí)，工作人員應(yīng)對插桿插入圍巖的垂直度及長度進(jìn)行合理把控。朝注漿孔進(jìn)行注漿時(shí)，整個(gè)過程應(yīng)連續(xù)不斷，且應(yīng)恰當(dāng)把控注漿速度，確保整體操作流暢連續(xù)，并在注漿完畢后盡快插入錨桿[5]。局部地質(zhì)條件不良地段，采用注漿小導(dǎo)管、管棚等方式進(jìn)行支護(hù)。

3.6 混凝土噴射施工技術(shù)

在混凝土噴射施工前，要對噴射面進(jìn)行清理，保證受噴面的干凈整潔。同時(shí)因?yàn)槭車娒鏇]有設(shè)置錨桿，所以應(yīng)該自插鋼筋進(jìn)行標(biāo)記，自插鋼筋位于噴射混凝土下方（3～5）mm，同時(shí)應(yīng)控制自插鋼筋外露頭高度。為提高混合料配比的科學(xué)性，工作人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)技術(shù)規(guī)范需求在現(xiàn)場進(jìn)行配比試驗(yàn)。根據(jù)施工要求、施工狀況條件、混凝土強(qiáng)度、回彈值限制選擇合理的噴射方法。進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)時(shí)，應(yīng)從下往上螺旋噴射，控制在半徑15 cm 范圍內(nèi)，且噴射施工應(yīng)確保連續(xù)進(jìn)行，保障混凝土的施工質(zhì)量[5～6]。

3.7 襯砌施工技術(shù)

襯砌的施工時(shí)間是由圍巖的穩(wěn)定性所確定的，而體現(xiàn)圍巖穩(wěn)定性的重要指標(biāo)是隧洞周邊的位移值。襯砌施工的開展需要符合以下兩點(diǎn)：隧洞周邊位移增減幅度變小和支護(hù)表面無新裂縫產(chǎn)生；隧洞標(biāo)高、斷面尺寸、中線等均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求[7]。襯砌施工開始前必須對隧洞凈空尺寸進(jìn)行查驗(yàn)，應(yīng)嚴(yán)格按隧洞中線位置控制準(zhǔn)確并滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在短隧洞襯砌時(shí)，由于隧洞斷面和長度均不大，模板一般采用普通鋼模板。本工程隧洞長度為3.268 km，單個(gè)工作面施工長度達(dá)1.6 km以上，為加快襯砌立模速度，可采用鋼模臺(tái)車進(jìn)行混凝土襯砌施工。為保證襯砌具有足夠的和易性和密實(shí)性，混凝土的坍落度應(yīng)控制在設(shè)計(jì)規(guī)定范圍內(nèi)。在立模前應(yīng)查驗(yàn)襯砌中線、水平、斷面尺寸和凈空大小是否符合尺寸。持續(xù)觀察襯砌施工完成區(qū)域隧洞穩(wěn)定狀況，時(shí)刻警惕襯砌開裂、形變、侵入凈空等現(xiàn)象，及時(shí)記錄、分析并上報(bào)給相關(guān)主管技術(shù)人員。

3.8 灌漿施工技術(shù)

為提升引水隧洞承受內(nèi)、外水壓力的能力，隧洞圍巖與混凝土襯砌間的裂隙須進(jìn)行注漿回填，進(jìn)而使隧洞圍巖與襯砌形成整體，兩者共同作用充分發(fā)揮圍巖的承載作用，改進(jìn)襯砌的受力條件。同時(shí)為提高隧洞圍巖的力學(xué)性能，將隧洞圍巖開挖施工中形成的松動(dòng)圈進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，增強(qiáng)圍巖承載能力和減少滲漏，對襯砌施工后的圍巖還應(yīng)進(jìn)行固結(jié)灌漿，灌漿包括回填灌漿、固結(jié)灌漿。

回填灌漿：現(xiàn)澆鋼筋混凝土襯砌段的頂拱必須進(jìn)行回填灌漿。無壓隧洞預(yù)留的回填灌漿孔在頂拱范圍，呈梅花形布置，排距3 m?；靥罟酀{孔深入圍巖10 cm。

固結(jié)灌漿:無壓隧洞對IV、V 類圍巖隧洞段全斷面的50%進(jìn)行固結(jié)灌漿，灌漿孔預(yù)留在二次襯砌中，并結(jié)合回填灌漿孔一同布置，孔深深入圍巖B/2（無壓隧洞B為洞寬），環(huán)向夾角45°，無壓隧洞6 孔，排距2 m，梅花形布置?？變?nèi)灌入水泥凈漿，灌漿壓力為（0.3～0.5）MPa。

4 結(jié) 語

引水隧洞作為水庫修建中的重要水工構(gòu)筑物，其施工質(zhì)量和效率會(huì)大大影響水庫的施工。由于引水隧洞的施工技術(shù)要點(diǎn)多，安全隱患大，因此對于引水隧洞的施工，有關(guān)部門和施工單位要充分認(rèn)識(shí)施工技術(shù)的重要性，結(jié)合實(shí)際情況合理選擇施工技術(shù)，確保引水隧洞的施工質(zhì)量。促進(jìn)我國水利工程事業(yè)邁向一個(gè)新臺(tái)階。