探析输水隧洞施工技术要点

梁泉

中国能源建设集团广西水电工程局有限公司

摘要：随着中国水利事业的发展，水利工程隧洞施工受到广泛重视，然而，在当前水利工程隧洞施工过程中，存在较多不足之处，导致水利工程隧洞施工出现严重的问题，影响着施工安全性，难以提高施工质量，基于此，文章针对水利工程隧洞施工技术要点的分析，提出几点施工技术应用措施，以供相关技术人员参考。

关键词：水利工程；输水隧洞；施工技术；应用要点

输水隧洞是水利工程建设对地下空间的全面开发，除具备地下施工的共性特点之外，还有很多施工要点具有独特性。输水隧洞施工中，存在距离长、埋深大、开挖洞径大、地质条件复杂等特点，施工技术存在盲点，势必造成严重的塌方事件，不仅严重影响施工进度，而且也会造成施工安全风险和经济损失。而怎样掌握相关的施工技术和要点，则是本文将要重点论证的内容。

一、水利隧洞概述

根据水流状态的不同，可以将水力隧道分为非压力隧道和压力隧洞。无压隧洞的特点是在隧洞输水的情况下，水流有一种舒适的外观，水流在无水的情况下。与非压力隧洞的不同之处在于，水流不具有舒适的外观，当压力隧道在水中时，水流完全溢出。进口断面、孔体、甚至出口截面是水隧洞的重要组成部分。这个洞在水洞中非常重要。建筑在不同的环境下，可以使孔的身体设计必须是不同的，为了确保最大限度洞和水文环境建设领域，规划人员在洞前的身体类型的规划操作应充分了解水文地质勘探数据，掌握建设领域的水和地质学，以保证孔的质量和规划工作。在此期间，水洞入口门的设置方法主要为竖向竖井、斜坡型、甚至塔式。圆形截面和马蹄形截面在压力隧洞中分布广泛，而非压力隧洞入口段的门主要用于圆形和门式浇口设置方法。

二、水利工程输水隧洞开挖技术

在水利工程输水隧洞施工过程中，相关技术人员必须要重视开挖技术的应用，保证可以有效发挥水利工程输水隧洞开挖技术的作用，不断提升开挖技术的应用质量。水利工程输水隧洞施工企业必须要科学、合理的选择开挖方式，此时，施工企业可以选择全断面、导洞两种备用开挖技术。在选择备用开挖技术之后，施工企业就要全面的勘察施工现场，明确隧洞围岩的类别，隧洞断面的尺寸，或是根据施工机械设备与技术水平实际情况选择施工方式，有利于提高技术应用效率。在合理选择开挖技术之后，不仅可以加快水利工程输水隧洞的施工速度，还可以节约施工企业的成本支出，在提高施工质量的基础上，减少施工安全隐患。具体应用措施包括以下几点：

1.1全断面开挖技术

在水利工程输水隧洞施工过程中，全断面开挖技术的应用，就是利用相关爆破技术，将整个断面一次开挖成洞，在贯穿了整个洞之后，施工人员就要开展掘进工作。保证可以掘进出一定距离的洞口，在围岩暴露之后，就要制定完善的衬砌与支护施工技术，进而提高施工质量。此类施工技术适用于围岩坚固、完整的隧洞，在实际施工中，洞口工作量较大，其施工作业干扰性较小，施工组织安排具有便利性特点，掘进的速度也很快。相关技术人员可以根据隧洞断面面积的测量、施工机械设备性能等实际情况，利用垂直或是台阶掌子掘进技术执行工作。其中，垂直掌子掘进技术就是在掘进期间，对断面进行垂直的掘进，其对施工空间的要求较高，必须可以容纳大型的施工机械设备，才能提高掘进效率，加快施工速度。而台阶掌子掘进技术就是在掘进过程中，可以将整个断面分为几个阶梯，为了方便施工作业，必须要合理的设计阶梯之间的距离，保证可以在爆破的时候，利用阶梯通风散烟口清理台阶的残渣。由于下级台阶的爆破施工工作是在相邻台阶附近进行，可以有效节省其爆破炸药的使用，减少施工企业的成本支出，提高施工企业的经济效益。

1.2导洞开挖技术

导洞开挖技术是在对水利输水隧洞进行开挖的过程中，先在断面上面挖出一个小断面洞，将其作为导洞，然后再对其进行扩大设计，使其可以达到相关施工标准。此类开挖技术的应用，可以利用导洞全面了解输水隧洞的地质情况，并且合理解决施工排水问题。在施工人员对导洞进行贯通处理之后，可以有效改善输水隧洞的通风条件，并且不断扩大其施工面积，有利于提高爆破效率。

在水利工程输水隧洞实际施工期间，技术人员要想更好的应用导洞开挖技术，就要明确导洞开挖顺序，并且利用导洞专进与并进两种方式开展开挖工作。导洞专进就是在导洞全部贯通之后，技术人员对其扩大部分进行开挖，这样，就可以有效提高其通风效率，并且可以快速了解地质情况，但是，此类施工技术的应用，会耗费较多的施工成本，不利于提高施工经济效益。而导洞并进施工技术就是在导洞开挖10-15m之后，技术人员对导洞与隧洞断面进行并进处理，导洞并进方式可以在地质条件恶劣的情况下使用，可以提高施工效率与质量。

在水利工程输水隧洞施工过程中，相关技术人员还要科学、合理的选择开挖方式，保证可以提高其施工效率与质量，减少施工经济损失，达到预期的施工目的。具体方式包括以下4点：

1)上导洞开挖方式。就是将导洞设计在水利工程输水隧洞的顶部，然后对断面进行开挖，此时的开挖工作必须要具有一定的对称性特点。同时，上导开挖方式适用于地质条件较差的区域，对地下水的要求较低，也不需要较高的机械化施工水平，同时，上导开挖方式的安全性较高，在遇到施工问题的时候，也很容易解决。例如：在上导开挖期间，输水隧洞顶部围岩出现破碎现象，此时，施工人员就可以对其进行衬砌处理，使得工程可以安全进行。然而，上导开挖方式在实际应用期间，还存在施工排水问题，并且施工速度较慢，不能在施工规定时间之内完成开挖工作，导致出现难以解决的问题。

2)下导洞开挖方式。就是在实际开挖过程中，施工人员在断面下放执行开挖工作。此类开挖方式的应用，对围岩稳定性与洞线长度要求较高，不可以在断面过大的区域应用，也不能在地下水较少的区域开挖。其优点就是施工时间较短，可以提高爆破效率，清理起来也很方便，排水速度较快。但是，下导洞开挖方式在实际应用期间，不能更好的控制岩石形状，在施工区域地质条件较差的情况下，也不能保证施工安全性。

3)中间导洞开挖方式。就是在实际开挖过程中，技术人员在断面中间区域开挖，在导洞挖掘成功之后，逐渐向四周延伸扩大。此类开挖方式在实际应用期间对围岩的坚硬程度要求较高，不需要过多的支撑工具。然而，在实际导洞过程中，不可以大部分的同时并进，并且导渣较为困难，工作难度较大。

4)双导洞开挖方式。双导洞开挖方式就是在实际开挖期间，施工人员将开挖分为2个部分，一般情况下，会将其分为上下、双侧两种导洞开挖体系。双侧导洞开挖体系，需要设计人员在断面内侧与底部分别设计导洞，然后开展开挖活动，此类方式适用于围岩松软的区域。上下导洞方式就是设计开挖断面，然后对断面顶部与底部设置导洞，此类方式适用于缺少大型设备的区域。然而，在实际应用期间，却存在较多难以解决的问题。

一般情况下，双导洞开挖技术主要可以利用上窄下宽的方式开挖出梯形的断面，此类断面的承载能力较强，并且可以在断面底角部位设置风力管线、排水通道与电线等。同时，还要根据相关标准对断面进行开挖与支撑，在一定程度上，能够提高开挖工作效率与质量。

1.3钢拱架施工技术

钢拱架是水利工程输水隧道支护工具，最为常用的钢拱架有两种形式，其一是工字钢拱架，其二是格栅钢拱架。相关施工人员必须要根据输水隧道断面轮廓情况对其进行加工，然后利用放样的方式将其制作成为弯曲的模型。在严格设计之后，技术人员与施工人员共同完成钢拱架加工任务，在加工之后，施工人员对其进行试验，在明确钢拱架尺寸的基础上，要保证满足设计要求。在水利工程输水隧道加工期间，为了保证钢拱架的加工要求，要保证其外围的轮廓误差不可以超过3cm。同时，施工人员还要根据钢拱架施工要求明确其单元号与类型，并且将其存放在干燥无水的区域，这样，才能提高钢拱架加工质量。另外，施工人员还要重视输水隧洞围岩与钢拱架之间存在的缝隙，并且采取有效措施对其进行处理，这样，才能提高钢拱架施工效率与质量。具体加工步骤包括以下几点：

1)在人工安装过程中，相关人员要利用分片的方式安装钢拱架，然后利用掌子面对钢拱架进行组装，同时，要拧紧相关螺栓，进而提高钢拱架的安装质量。

2)在安装钢拱架之前，相关人员要全面检查掌子面，同时还要利用专业工具挖出钢拱架底部的残渣，最后利用石块对其进行调整。

3)在校验钢拱架之后，要对其进行加固处理，保证每2m加固一次，这样，才能提高钢拱架安装质量。在开展安装工作的时候，相关技术人员与安装人员还要重视焊接施工的检查工作，保证焊接接头符合相关规定。同时，焊接所用的材料都必须满足质量要求，无论是材料性能还是型号，都要达到一定的应用标准。另外，在焊接施工过程中，要做好焊接线处理工作，有利于顺利钢拱架安装工作的开展。

三、水利工程输水隧洞塌方处理方案

虽然采取了钢拱架支撑，但是在水利工程输水隧洞施工中，仍然容易出现塌方风险，不仅严重威胁施工人员生命安全，而且也会造成巨大工程量和经济损失。所以，在具体的施工计划中，必须完善水利工程输水隧洞塌方处理方案，从而预防大面积坍塌，同时在发生坍塌事件后，快速组织施工技术人员进行抢修。

（一）小坍方紧急加固处理

小坍方情况下，坍穴不高且存在纵向延伸的可能性，应及时加固坍体两端洞身，可以采用紧喷射混凝土的施工方案进行抢修，或者是使用锚喷联合支护的封闭抢修方案，而后再清理残渣，避免坍塌在隧洞纵向延伸方向上造成更大破坏。必要时可以在坍渣上架设临时支架，可以快速加固并为抢修争取更多时间。

（二）大坍方开挖衬砌施工

大坍方坍渣数量大且坍穴高，坍渣可能存在完全堵住洞身的情况。此时应采取先护后挖的施工方案，避免因清理残渣导致洞身稳定性下降。在查清坍穴规模大小和穴顶位置后，可采用管棚法施工法或注浆固结法稳固法，对围岩体进行加固，稳定洞身之后再按顺序清除渣体。可以采取短进尺、弱爆破、早封闭的原则挖坍体，并尽快完成衬砌。

（三）大面积坍塌预防监控

施工单位必须组织24小时的全线实时监控，确保施工作业过程中对每一步施工组织方案都能够妥善落实，而且可以及时发现存在塌方风险的位置，必要时采取二次加固的施工作业。从而避免大面积坍塌，确保水利工程输水隧洞施工进度和质量。同时需要进一步提高对围岩支护工作的重视程度，尽量利用现场施工作业方案，对围岩支护施工作业进行改良，在完善的隧洞施工制度基础上，尽量降低施工塌方事故的风险系数。

四、结语

在水利工程输水隧洞施工期间，施工技术人员必须要重视各类技术的应用，保证可以利用先进的施工技术开展工作，同时，技术人员还要重视隧洞施工安全性，加强支护施工力度，进而提高其施工质量与安全性。

参考文献

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