水利工程隧洞施工技术探讨

乌鲁木齐葛洲坝新疆工程局（有限公司） 王兴俊

水利工程隧洞施工技术探讨

乌鲁木齐葛洲坝新疆工程局（有限公司） 王兴俊

水利工程隧洞一般可分为四种，即小型隧洞、中型隧洞、大型隧洞和特大型隧洞。其中，中小型隧洞是水利工程中最常见的也是数量最多、应用最为广泛的隧洞。本文，笔者就水利工程中中小型隧洞的施工技术进行探讨。

一、隧洞进口边坡支护和隧洞出口边坡支护施工技术

在进行隧洞的进口设计和出口设计时，一般应遵循“早进晚出”不刷坡的原则或尽可能少刷坡的原则。具体讲就是要对隧洞洞口的山体尽可能少刷坡，甚至不刷坡，对洞口周边工程进行妥善保护，尤其是要保护好洞口的地质和水文环境。一般而言，应想方设法为洞门设计创设有利条件。在设计时优先考虑无洞门设计，确实需要开设洞门的，可采用斜洞门设计或非挡墙洞门等简易型洞门设计。这样，不仅能够较为有效地保护洞口环境以及洞口处的山体坡积层，降低对周边环境的不良影响，还能使运行期间的检查维修更为方便。

在进行边坡支护的过程中，一般采用在开挖的同时进行支护的施工方法。在岩石开挖过程中，若发现存在不稳定的岩体，应利用锚杆实施支护处理，以确保边坡岩体的稳定性和安全性。在选用锚杆时，应按照实际所需的规格大小进行选择，若发现支护难度较大时，可考虑采用混凝土喷施的方法以加强其支护的牢固性。

二、水利工程中隧洞的开挖与支护施工技术分析

1. 隧洞Ⅰ类围岩—Ⅱ类围岩的开挖与支护施工。对隧洞Ⅱ类围岩进行开挖施工时，一般采用全断面开挖的方式。钻孔的深度为3.50m，循环进尺3.20m。对炮孔开挖进行布置设计时，应进行现场爆破试验，以确定具体的爆破参数。

2. 隧洞Ⅲ类围岩—Ⅳ类围岩的开挖与支护施工。对于此类隧洞的围岩采取的开挖方式也是全断面开挖，其钻孔深度、循环进尺的规格与隧洞Ⅰ类围岩—Ⅱ类围岩相同，即钻孔深度也为3.50米，循环进尺也是3.20m。在进行炮孔开挖布置时，应严格按现场爆破试验来确定爆破参数，以确保爆破安全、成功。

3. 对隧洞基本稳定型的围岩的开挖与支护施工。对于此类隧洞的围岩，应根据实际选择合适的爆破炸药，即选用密度低、猛度适中、威力强的光面爆破炸药，一般使用非电毫秒雷管加塑料导爆管引爆，爆破的周边孔之间的距离、辅助孔之间的距离，也应根据实际情况进行确定。应选用合适的循环进尺，随机锚杆应随着掌子面而跟进，采用一边支护，一边开挖的方式，尽量使支护与开挖同步施工。这样，不但能够加快施工进度，还可以对围岩变形进行有效控制，确保水利工程隧洞施工的安全。

4. 对隧洞稳定性较差的围岩进行开挖与支护施工。由于这类岩层结构疏松，再加上局部受到水的作用，软化现象比较严重，用手就可将这类岩石掰成碎块，其稳定性非常差。根据这类围岩的特点，一般采用的流程是：首先进行全断面开挖，然后用钢纤维混凝土对掌子面进行封闭，接着安装格栅，进行超前支护施工和锁脚锚杆施工，最后喷上混凝土。在施工时，为了使围岩变形程度降到最低，首先要用钢钎维混凝土对整个掌子面进行封闭处理，然后在隧洞顶拱轮廓线外的25 cm处120°范围内，打上两排规格为5m的超前锚杆，以达到超前加固的目的。

5. 对隧洞不稳定类型的围岩进行开挖与支护施工。由于这种类型围岩的稳定性极差，爆破发生后立即就会塌方，施工时应注意以下几点。

（1）妥善处理地下水。在桩号之间，采用线流形式、面渗形式和集中涌水形式等进行处理。这种渗流量非常大，能够使岩体稳定性能迅速下降，无法确保围岩的稳定，就连施工人员也很难到现场进行施工，因此，在开挖之前，应先用风钻和花管等进行排水处理。

（2）对岩体断层、破碎带进行施工时，由于此类围岩为软性岩体，拱、掌子面等处极易出现线状渗水或面状渗水，导致顶拱在开挖过程中极易发生坍塌事故，因此可以采用以下三种方法： 自掌子面沿轮廓线向前方岩体内打入φ50@20mm 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； 在开挖出的轮廓面上立即喷射厚度为5～ 10 cm 的钢纤维混凝土封闭岩面，及时控制围岩变形；架设型钢、打锁脚锚杆，模喷混凝土封闭顶拱。

三、调压井的开挖、支护施工技术分析

要确保施工方案的合理性、科学性和可行性，应对隧洞的地质环境进行深入地勘测调查，获取准确的地质资料，为施工方案的制订提供可靠的资料依据。所以，在进行调压井开挖施工之前，必须开挖一口直径大约为2 m的圆形导井，一则可以帮调压井排除，二则也有助于进行详细的地质勘查。为了防止调压井导井开挖时出现井口塌方的问题，应在井口下大约5m的地方进行挂网喷锚，将井口牢牢地锁住。开挖调压井时，应进行全断面开挖，其钻孔的深度为2.5m，循环进尺为2.20m。进行炮孔布置开挖施工时，还应进行现场爆破试验，以确定爆破参数。在进行钻孔施工时，一般应用手风钻。在喷混凝土时，喷浆机应选用合适的型号。对竖井围岩进行支护施工时，应适时用水泥砂浆锚杆予以适时支护，其锚杆的长度为4m，直径20mm。

四、隧洞混凝土衬砌

中小型隧洞的设计与施工必须采用复合式支护衬砌形式作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，以降低施工难度，节省成本，取得高效率及高效益为最终目的。因此施工过程中，在采用成熟的施工方案的同时，要有创新意识，不断完善、优化水利工程施工方案，只有这样施工技术才能不断进步。

总之，水利工程隧洞施工技术是关系着隧洞质量、安全的主要因素，相关人员应认真研究施工方法，引进新的施工工艺，不断提升隧洞施工技术，以更好地为水利工程建设服务，推动我国水利工程事业更好更快地发展。