小议水利工程隧洞施工技术

小议水利工程隧洞施工技术

孟祥龙

（葛洲坝新疆工程局（有限公司），新疆乌鲁木齐830049）

［摘要］隧洞施工包含隧洞进、出口边坡支护，隧洞的开挖与支护，调压井的开挖支护以及隧洞衬砌4个工序。本文着重从这四个方面探

讨水工隧洞施工技术。［关键词］水利工程；隧洞施工；施工技术众所周知，电力缺乏已经成为我国经济可持续发展的瓶颈，对中国经济的不断增长和社会进步已构成严重威胁。而隧洞的开凿因为受地质条件、施工条件以及安全稳定性等因素的制约而成为水利工程中的难题。本文从隧洞施工的四个方面入手，以中小型隧洞为例，逐一讲述隧洞施工中的技术方法。

水工隧洞大致分为四种类型，即小、中、大和特大型隧洞。其中，中小型断面在水电站及引水工程中所占的份额最多，故为水工隧洞之重。又因中小型隧洞具有单位长度开挖量少、出渣量少、受地质影响较小和安全支护比较方便等特点，设计施工方案时可采用标准方案或同类工程类比法。

1隧洞进、出口边坡支护

隧洞进出口设计应遵循如下原则，即“早进晚出”不刷坡或少刷坡原则。具体说来即对洞口山体尽量少刷坡，甚或不刷坡，注意保护周边工程的地址与水文环境。为了不破坏洞口处山体坡积层，不影响周边环境，便于运行期间检查维修，在条件允许下，可采用无洞门设计或斜洞门非挡墙简易洞门方案。开挖时，按照设计的洞脸开挖坡比进行开挖，边坡支护采用边开挖边支护的方法，在每一层岩石开挖完成后，对边坡不稳定的岩体采用锚杆支护，锚杆的长度、直径和锚杆类型根据实际情况选定，必要时可喷混凝土加强支护。

2隧洞的开挖与支护

2.1隧洞Ⅰ-Ⅱ类围岩的开挖与支护

隧洞Ⅱ类围岩的开挖采用全断面开挖，钻孔深度3.50m，循环进尺3.20m，开挖炮孔布置，施工时的爆破参数应根据现场爆破试验确定。

2.2隧洞Ⅲ-Ⅳ类围岩的开挖与支护

隧洞Ⅲ-Ⅳ类围岩的开挖采用全断面开挖，钻孔深度3.50m，循环进尺3.20m，开挖炮孔布置，施工时的爆破参数应根据现场爆破试验确定。

2.3隧洞Ⅳ1类（基本稳定型）围岩的开挖与支护

采用低密度、低猛度（根据实际情况调整）高威力的光面爆破炸药，周边孔间距、辅助孔间距是实际情况而定，使用非电毫秒雷管加塑料导爆管引爆，合适的循环进尺随机锚杆随掌子面跟进，支护和开挖同步施工既可以加快施工进度，又可以控制围岩变形，确保施工安全。

2.4隧洞Ⅳ2类（稳定性差型）围岩的开挖与支护

薄层至中厚层泥、钙、碳质板岩互层结构，岩层走向与洞轴线交角较小，且受水的作用局部软化，用手可将其掰成碎片，整体稳定性差。针对其特点，采用的施工工艺流程：全断面开挖→C25钢纤维混凝土封闭掌子面→格栅安装→超前支护、锁脚锚杆施工→喷C20混凝土。为减小围岩变形，首先用钢钎维混凝土封闭整个掌子面，然后在顶拱轮廓线外25cm处120°范围内打两排5m超前锚杆进行超前加固，超前锚杆相互搭接长度为2m，第一排超前锚杆仰角依据岩层倾角一般控制在15°~25°之间，锚杆外露部分与格栅钢架焊接，薄层状围岩通过此排锚杆形成整体。为减少软岩超挖量，第二排超前锚杆穿过紧邻掌子面格栅断面打入岩体，仰角为5°以内，通过两排锚杆串连而成的薄壁梁结构增加了其围岩抵抗变形能力，加大了开挖单循环进尺，循环进尺在1.5~2m之间。格栅钢架网喷C20混凝土紧随掌子面，其参数详见相关文献。

在有水地段进行喷射作业时采取以下措施:改变混凝土配合比，增

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20109加水泥用量，先喷干混合料，待其与涌水融合后，再逐渐加水喷射。喷射时，先从远离出水点处开始，再逐渐向涌水点逼近，将散水集中，安设导管，将水引出，再向导管逼近喷射。当涌水严重时，设置排水孔，边排水边喷射。喷射作业分段、分片由下而上顺序进行，每段长度根据围岩情况控制在1~4m，喷射后4h方能进行爆破作业。

2.5隧洞Ⅴ类(不稳定型)围岩的开挖与支护

该类型围岩稳时间极短，爆破后即将产生塌方。采取的施工方法如下：

2.5.1地下水处理的施工方法

桩号间以线流、面渗和集中涌水的形式处理。渗流量之大足使岩体各项力学指标急剧下降，围岩稳定无法保证，施工人员也无法进入工作面。故开挖前用风钻、花管排水。

2.5.2断层及破碎带施工方法

由于围岩为软岩，拱和掌子面存在面状或线状渗水，致使开挖后的顶拱极易坍塌。防止坍塌的方法：1

）自掌子面沿轮廓线向前方岩体内打入φ50@20mL=6m的超前小导管，用支护好的钢支撑、打入小钢管和前方岩体形成的支撑体系临时共同承受顶部土体压力，在临时支撑体系的保护下采用浅孔小炮或风镐、挖掘机开挖，单循环进尺0.5~0.8m；2）在开挖出的轮廓面上立即喷射厚度为5~10cm的钢纤维混凝土封闭岩面，及时控制围岩变形；3）架设型钢、打锁脚锚杆，模喷混凝土封闭顶拱。

3调压井的开挖、支护

为制定合理的施工方案，必需要有可靠的地质资料作依据。因此，调压井开挖之前需开挖直径2米左右的圆型导井，一则帮调压井出渣，二则也只一次详细的地质勘察。为防止在开挖调压井导井时井口塌方，必须在井口下5m范围内挂网喷锚，以便有效地锁住井口。

调压井的开挖采用全断面开挖，钻孔深度2.50m，循环进尺2.20m，开挖炮孔布置，施工时的爆破参数应根据现场爆破试验确定。钻孔采用手风钻，喷混凝土选用合适型号喷浆机。竖井围岩的支护采用水泥砂浆锚杆进行适时支护，锚杆长度4.00m，直径20mm。

4隧洞混凝土衬砌

中小型隧洞设计与施工必须坚持采用复合式支护衬砌形式做为隧洞的支护衬砌结构体系。即一次支护根据洞身围岩的实际条件可联合或分别采用喷、锚、网、钢拱架和管棚等支护；在适当时机二次衬砌钢筋混凝土。

其中，混凝土砌筑从隧洞中间伸缩缝处开始衬砌，按照设计分仓浇筑，把混凝土从搅拌站用罐车运至浇筑段，然后直接卸入混凝土泵料斗内，经导管由模板下料口入仓，分层铺料，每层厚度约为40cm。下料由底拱开始，两侧均匀下料，逐渐升高至边顶拱。采用2.2KW软轴插入式振捣器振捣密实，并做好封仓处理。

在生产实践中，降低施工难度，节省成本，取得高效率及高效益是最终目的。因此施工过程中，在继承成熟的施工方案的同时，要有创新意识，使水利工程施工技术不断完善、优化，只有这样施工技术才能不断进步。

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