引水隧洞主洞开挖施工浅析

陈儒睿

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摘要：在水利工程中，引水工程是非常重要的。而在引水工程中，隧洞的施工技术直接关系到水利工程的质量，因此引起了人们的广泛关注。隧洞施工主要包括隧洞的开挖、支护施工及混凝土的衬砌施工3个部分， 每个部分都直接影响到水利工程的质量。基于此，概述引水工程隧洞施工技术的要点。

关键词：引水工程；隧洞施工；技术要点

1 引水隧洞施工注意事项

首先，引水隧洞的施工场地比较狭小。水电站一般都是建设在河流湍急和群山环绕的地方，隧洞一般是建设在山体内的，这使得工程施工空间大大压缩，进而出现了许多不确定的因素，那么水电工程的施工难度就会大大增加。其次，要想在山体内安全施工，一定要熟悉施工现场山体的地质状况与岩石的情况。最后，

隧洞施工狭小的空间使得工程施工条件逐渐变差，在采光、通风与除 尘等方面的需求也大大增加^[1]。这些难点使得水电工程的施工难度逐渐加大，这就要求水电工程的设计师在进行设计时，不仅要考虑到节约工程成本，也要考虑到工程现场的施工环境与需求。

2 引水工程隧洞施工技术要点

2.1 隧洞进、出口边坡支护施工技术及测量控制要点

隧洞进出口边坡施工对周围环境有一定的影响，所以在对其进行设计时要依据“先进晚出、不刷或尽量少刷坡”的原则，刷坡实质上是在施工过程中人为或利用机械将周围存在的道路或大规模基坑等边坡的倾斜表面整平^[2]。由此可见，施工中刷坡会破坏隧洞进出口周边工程，甚至破坏地质水文环境，为扩大隧洞施工技术的时效性，应严格按照施工原则进行。通常在设计过程中采用无洞门设计，在客观条件不允许的情况下也会采用斜洞门或非挡墙洞门等施工便捷的形式，这样不仅实现了降低对洞口山体及其他工程设施的破坏程度，而且为后期针对性的维修检查提供了便利条件。在洞口开挖的过程中要伴随边坡支护技术，若在施工过程中发现不稳定的岩体，要及时对其进行有效支护。支护主要使用的工具是锚杆，具体使用的锚杆规格视实际需要而定，在必要的时候可以考虑采用技术要求更为严格的混凝土喷浆方法。此外由于引水隧道通常较长，而且习惯采用对向掘进方法^[3]。所以，在开挖过程中根据设计图纸对隧道掘进的平面和高程方向控制至关重要，其主要方法包括洞外、内平面控制测量、高程控制测量及联系测量。

2.2 引水工程隧道施工的开挖技术要点

2.2.1 导洞法

导洞法施工比较安全，所使用的机体比较庞大，成本比较低，随着掘进机的不断发展，也可以与导洞开挖平行作业。利用机械设施来击碎岩石，使 用导洞法其地质条件与岩性变化的适应性比较差。

2.2.2 钻爆法

使用钻爆法开挖隧洞可以逐次扩大开挖隧洞的整个断面，许多国家采用钻爆法在中硬岩中进行挖掘，进而将一节节管子顶入。在施工过程中，要使 用装碴设施来装碴，在需要支护的情况下，根据现代岩石力学的理论，以中小型机械为主进行施工，在施工中要把衬砌与围岩当做一个整体来看待。

2.2.3 顶管法

在地下修建涵洞或管道，运输不便。通常从第一序钻孔开始，用大直径转动刀盘上的刀具对岩石进行挤压，并且通风散烟。先采用全断面掘进 法与支护方式作为一个隧洞开挖作业循环，在20世纪80年代，开挖大断面的隧洞时，先开挖部分断面作为导洞，围岩稳定性比较差的情况下，确定使用下导洞。掘进速度平均每月约为200m。顶管法特别适于修建穿过已成建筑物或交通线下面的涵管。

2.2.4 掘进机法

掘进机是全断面开挖隧洞的专用设备，是在充分考虑围岩自身承载能力的基础上，又用作输送排出土体的介质。一般掘进机的直径不能调整，用掘进机开挖大断面隧洞，进行全面推进，有利于勘探出隧洞的地质和水文地质情况，开挖面要平整。

2.3 引水隧洞支护技术要点

引水隧洞施工的工期比较长，在每段工序完工后，或多或少都会受到一些因素影响施工建设。因此，施工部门一定要对施工地段做好支护工作，使得施工围岩巩固稳定，保证工程安全、顺利地进行。一般在引水隧道施工中支护施工有2种。

2.3.1混凝土泵隧洞的支护法

混凝土泵隧洞的支护法主要是用混凝土浇筑的，把排水管、冲天尾管与导管 等管道之间相互连接形成混凝土输送管道，用强压力把地表混凝土挤压到模板仓内，实现混凝土浇筑^[4]。运用混凝土泵隧洞支护法时，施工单位需要注意混凝土要浇筑到顶拱仓面的阶段，尽量把仓面两端筑高；保护工作人员安全，保证工作人员安全撤离；在筑浇完成后，增加泵机速率，保证浇筑支护工作顺利进行。

2.3.2 新奥法隧洞的支护法

一般新奥义隧洞的支护法主要分为三部分：锚喷支护、光面爆破开挖与围状 况的检测。在了解岩体的具体情况之后，施工单位使用新奥义支护法来施工操作，引水隧洞在开挖支护的阶段， 在引水隧洞挖掘的过程中发生了变形，要使用拥有加固性能的材料与工具来对岩体进行加固处理，保证围岩具备抗击外力压力的能力，进而为引水隧洞提供保护，确保引水隧道工程施工更加安全稳定。

2.4 隧洞混凝土衬砌技术

在引水工程隧洞施工中要使用隧洞混凝土衬砌技术，特别是中小型隧洞对此项技术的需求更加强烈，此项技术实质上就是在喷、锚、钢构架及管棚单独或联合使用的基础上根据实际情况进行衬砌混凝土，此环节要注意衬彻过 程要从隧洞中间部位的伸缩缝开始^[5]。其次按照隧洞设计图纸分仓进行浇筑，为保证混凝土的质量，通常将所需的混凝土直接利用罐车输送到浇筑段，然后将混凝土直接放 进泵料斗，利用导管将混凝土入仓，最后进行分层铺设。根据大量施工实践数据分析，普遍认为分层铺设的厚度应控制在40cm左右。在下料的过程中应从底拱开始，然后 两侧同时均匀下料，直至两侧同时到达顶拱，在达到顶拱后，要利用软轴对下料进行捣实，在以上程序均结束后方可进行封仓。由此可见，隧洞混凝土衬砌技术，对各个施工程序的要求都十分严格，如果一个环节出现失误很可能导致整个施工过程都存在潜在危险。在隧洞施工的过程 中，主要以降低施工难度，缩减施工成本，保证施工质量为最终目的。在未来隧洞施工技术的发展中必然面临更严峻的考验，技术人员一定要充分利用先进的科学技术，并根据施工现场的实际情况来制定适合的隧洞施工技术^[6]。

2.5 回填注浆的操作技术

隧洞衬砌的施工建设之后，要对隧洞顶部实施注浆 试验，在获得一定的数据之后，再开始实施回填注浆的施工。回填注浆压力要根据试验结果来确定，涉及到的衬砌压力值一般在0.08～0.21MPa。引水隧洞的顶部在进 行回填注浆时，必须由低至高进行，每段施工区域的长度要低于50m，要确保各部分的连接紧密。

3 结语

引水工程中隧洞施工技术的实际应用情况，直接影响到水利工程的质量与社会经济效益。因此，在施工中一定要准确掌握施工要点，根据施工现场的实际情况进行施工建设，进而确保引水工程的质量，为我国水利行业的发展作出应有的贡献。

参考文献

[1] 赵文乐, 钟文翔. 试论隧洞施工技术与支护方案[J]. 中国水利, 2015, (15): 192-194.

[2] 王建设, 李胜利. 引水工程隧洞掘进施工若干技术问题[J]. 福建水利, 2014, (14): 37-39.

[3] 王茯苓. 引水工程隧洞特软围岩的施工技术[J]. 中国水利工程, 2015, (23): 203-205.

[4] 刘阳. 引水工程隧洞施工技术要点[J]. 河南科技, 2017, (1): 111-112.

[5] 李汉青, 冯兵. 引水隧洞混凝土衬砌施工中的难点、重点及应对措施[J]. 四川水利发电, 2010, 29(4): 37-39.

[6] 孙根江. 引水隧洞主洞开挖施工浅析[J]. 交通建设, 2020, (5): 289.