水利工程隧洞开挖施工关键技术与质量

李强徐刚

中国水利水电第三工程局有限公司陕西西安710000

摘要：水利工程施工中隧洞开挖较为常见，施工质量直接影响到工程整体质量，需要采取针对性的控制措施，大幅度提升隧洞开挖质量。文中分析水利隧洞开挖施工技术质量控制的方法。

关键词：水利隧洞；开挖技术；施工质量

水利枢纽工程以及相应灌区建设的发展对水利枢纽工程最大效益的发挥起着重要的作用。水利工程隧洞工程一般因为其断面窄、施工的路程过长，常常导致其施工效率极其低下，混凝土衬砌质量非常的不稳定。本文就此展开论述。

1水利工程隧洞开挖施工的重要性

水利枢纽工程以及相应灌区建设的发展对水利枢纽工程最大效益的发挥起着重要的作用。在水利灌区建设中通常需要进行引水隧洞工程建设。引水隧洞的安全运行是整个水利工程正常运转的关键，同时，隧洞的开挖及衬砌也是设计及施工的难点问题。周峰等以走马岗隧洞为研究对象通过有限元数值模拟的方法研究隧洞在输水期间的围岩变形特征，结果表明围岩产生的蠕变不会对衬砌结构的稳定性产生较大的影响；张伟峰等、孟晓燕分别以以引大济湟工程中的主线引水隧洞工程和某穿越断层破碎带的隧洞工程建设为例，研究复杂地质环境条件下的TBM卡机及脱困技术，并提出了相关的施工要点。

于丽等以实际工程为例研究TBM隧洞施工过程中的降温措施；潘淼以胜利水电输水隧洞为研究对象，研究注浆加固技术在隧洞加固中的应用；杨风威等以兰州水源地建设项目引水隧洞建设工程为例，采用多种方法对隧洞建设初期的初始地应力进行反演；刘忠强以实际工程项目为例，对特长引水隧洞施工过程中的GPS控制网建立技术进行研究，在实际工程中取得了较好的效果；魏彦军等以实际工程建设为例，获取隧洞开挖前的初始地应力情况，采用数值模拟方法分析隧洞支护前后的引水隧洞稳定性情况，从而验证隧道衬砌结构设计方案的合理性；张园园等以小浪底引黄工程为例，采用三“超前”作为主要的施工方案，取得了较好的效果，保证了施工过程中的隧洞安全；孙博等以高埋引水隧道为研究对象，采用数值模拟的方法对管片衬砌结构的极限承载力进行分析，结果表明：管片极限承载力与缝宽和混凝土强度呈线性相关关系，隧洞围岩变形模型为二次曲线相关关系。

2水利工程隧洞开挖施工案例分析

一供水工程输水隧洞，隧洞过水面为圆形，由于隧洞支护及衬砌具有一定厚度，同时考虑到隧洞施工交通及通风等需要，隧洞开挖面为城门洞形。隧洞进出洞口边坡采用放坡+锚杆支护。边坡开挖坡比1∶1，锚杆Φ22@2000，单根长度L=4.0m；坡面设Φ8@150钢筋网，喷C25混凝土护面，厚度150mm。坡面设Φ80PVC排水孔，洞口周边坡顶设浆砌石截水天沟和安全网。

2.1测量施工方法

开挖前采用设计单位提供的施工图及坐标点，在CAD中编制出施工坐标放线图，为方便施工及控制开挖精度，在施工放线坐标图中对照引水隧洞轴线每5m做一施工控制点，并记录高程及坐标。在隧洞开挖过程中要求测量人员每开挖5m时需进行一次隧洞轴线的坐标及高程测量，在测点架设临时控制桩，以便及时跟踪或纠正隧洞开挖是否偏离设计图纸要求。

在开挖过程中根据测量人员提供的控制桩及高程，利用提前采用钢筋加工好的2.8m两个圆放置隧洞轴线上，利用吊锤进行调整钢筋圈的垂直度，两个钢筋圆之间每30cm使用5m线绳连接。

2.2隧洞开挖

隧洞开挖是水利工程隧洞施工的初步工程，在开挖之前首先要设计好洞脸开挖坡比，按照施工图纸，对比进出洞口实际米数，尽量做到两侧边坡少挖。如果遇到极特殊情况，则可以选择边开挖、边支护的手段。其次是注意隧洞横断面尺寸控制，要求隧洞的圆形断面内径不能超出2m，非圆形断面宽度不能超出1.8m。隧洞施工期间，涉及挖掘机、钢模台、架钻台车等设备的应用，需要十分注意断面尺寸，通过技术经济分析的方式，准确设定好断面。洞脸、洞口都要得到妥善巩固，尤其是洞外施工期间，注意实际施工中的明洞、暗渠。杜绝出现洞室挖掘作业，同时控制好施工挖掘方向与距离，大小不能超出20cm。

2.3石方施工技术

石方施工技术主要分为两种，即石方明挖、石方洞挖。石方明挖针对隧洞坡边轮廓线为主，选择预裂爆破施工方法，利用手风钻钻孔设备，在需要爆破位置进行钻孔，并且及时填装火药进行爆破。为了确保石方施工顺利完成以及洞口边坡等安全，施工单位规定必须应用7655型手风钻。洞挖过程中，结合实际施工条件，及时制定全断面开挖方案，以风钻钻孔以及轴流通风机及时完成排烟工作，同时还要做好土渣清理。具体石方施工技术步骤如下：测量放样、钻孔、装药、起爆、排烟、洒水、出渣、喷锚支护。爆破之前，注意结合地质情况，设计好爆破方案。尤其是爆破方位、项目规划、爆破土方量等，并且提前进行试爆。爆破实验主要为实际爆破工作做准备，帮助爆破施工确定具体位置以及主爆孔，利用掏槽区的设置，在其中间应用钻机钻孔，创造出临空面，增强爆破效果。试验爆破中，孔眼距离非常重要，炮孔的直径要求为53mm，眼深为2.10m，确定数据以及位置，保证爆破更加精准，效果更加理想。

2.4混凝土施工技术

水利工程隧洞施工，混凝土施工技术必不可少。选择C25混凝土，遵循质量施工、便捷操作等原则，综合观察混凝土温度变化，确保混凝土温度控制得当。混凝土施工中，根据隧洞施工受力要求，需要将隧洞划分出垂直施工缝，从底部、边墙等不同位置进行混凝土施工，同时还要保证施工至少两次以上。隧洞的分缝位置，从混凝土浇筑角度出发，分块设置距离至少保证间隔为12m，尤其是结构要求非常严格的缝隙，需结合实际情况重新划分。嵌缝则使用沥青杉板，施工作业之前先对边缝进行凿毛，并且设置钢筋位置，及时插入钢筋，型号为Φ18，钢筋分布以梅花型为主，要求1㎡至少布置6根钢筋。钢筋布置完毕，设置止水带，确保钢筋不被截断。这样就可以进一步固定结构架，进入到泵送混凝土过程，检查好泵送管道，防止出现堵塞或者输送速度减缓的情况。

2.5钻孔、灌浆

钻孔灌浆施工技术，主要目的是为了进一步稳固隧洞，有效预防隧洞漏水。根据隧洞施工设计标准，以固结灌浆、回填灌浆结合的方式完成灌浆工作。顶拱回填灌浆分区段完成，区段距离为45m，回填管径必须从位置较低的端口开始，依次从较高位置进入，最后到达顶孔。布置隧洞的灌浆孔，间隔距离为3m，回填灌浆孔间隔距离为50mm。钻孔完毕进入到灌浆作业，灌浆压力控制在0.20MPa，回填灌浆完毕进行固结灌浆，期间间隔时间为7～14d，固结灌浆孔依然是梅花型进行布置，先进行一序孔灌浆，再进行二序孔灌浆。钻孔灌浆期间必须做好观测工作，确保出现问题的位置得到及时处理，及时完成二次补灌浆，保证钻孔灌浆施工质量。

3结语

总而言之，水利工程隧洞施工工序较多，加上隧洞结构复杂，因此施工难度非常大。特别是隧洞在施工之前，必须做好设计与准备工作，施工过程中注意施工技术应用细节的控制，施工结束后及时做好清理、检查工作，从各个方面确保水利工程隧洞施工顺利完成。

参考文献：

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