水电站引水隧洞开挖及支护的施工技术

姚爱军 王玉峰 陈 涛



水电站引水隧洞开挖及支护的施工技术

姚爱军 王玉峰 陈 涛

（中国水利水电第三工程局有限公司 陕西 西安 710000）

引水隧洞是水电站功能的重要建设环节，为了更好地发挥引水隧洞的作用，相关部门在实际的施工中分析总结了科学便利的开挖方法和支护方法，以建设出复合质量要求，施工合格的引水隧洞。因此在实际的工程施工过程中要结合工程的实际情况，制定合情合理的引水隧道开挖和支护工程的施工的措施，保证引水隧道开挖和支护工程的施工质量达到施工的技术施工要求。在以上的基础上，基于此本文分析了水电站引水隧洞开挖及支护的施工技术。

水电站；引水隧洞；开挖；支护；施工技术

1 水电站引水隧洞的基本定义

水电站发电体现了物理学中的重力势能转化为电能的的原理，是利用大坝上下游之间流水的作用差，形成极大的重力势能，重力势能则推动水轮机运动，再把力量传输到厂区内部的发电机组上，引发发电组转动，这便完成重力势能向电能的转化，从而产生电能。而实现将上游的流水引到水轮的转动区域，而完成这一道流程的条引水通道便是引水隧洞。根据水里的相关研究得知，隧洞可为有压引水隧洞和无压引水隧洞这主要的两种，两者的分类标准是要根据引水隧洞的水流状况和自由水面存在与否。引水隧洞在整个水电站的建设施工中发挥着重要的作用，为此制定出一个科学合理的引水隧洞的洞线设计方案至关重要，相关技术人员要遵从以下的原则，洞线长度尽可能短、弯道的数量尽可能少、上下游的水流能实现无缝的衔接。相关技术人员在选定设置引水隧洞区域时，要充分考虑到进行施工的隧洞所处的岩体的特性，是否具有稳定性和合理的地质构造，不要在有地下水的区域进行施工。进行引水隧洞的施工技术和环境难点：(l)引水隧洞所处的施工区域狭小。由于水电站要建设在有极大落差的山峰间，使得能利用的施工范围受到了极大的限制，而隧洞更要建设在山体的内部，这就更加压缩了工程的施工空间，给工程施工建设带出了更多的不定因素，也加剧了整个工程的施工难度。(2)在山体内施工，也不是在什么山体里都能进行引水隧洞施工工作，要充分考虑到山体的地理位置，地貌特征等问题，来避免在施工现场引发不必要的山体塌陷的意外事故，可见提高施工的安全就格外重要。

2 水电站引水隧道的开挖施工技术

隧洞开挖不仅仅关系到隧洞自身的洞身面，还直接影响整个工程的施工进度。洞身面指的是隧洞进入口的面积，一般来说，当水电站工程遇到隧洞工程量大的情况时，就会通过开挖支洞和竖井的方式来优化隧洞的建设效果，弥补其功能上的不足。确定施工区域的数量时，施工人员需要根据事先对工程当地的地质地貌、环境条件、设备情况等进行分析，从而挑选出更加合理的开挖施工方案。引水隧道常用的开挖方案有断面分部开挖法和全断面开挖法两种类型。

2.1 全断面开挖法

全断面开挖法是在多臂钻机的帮助下进行地施工方法，挖掘出一条高约8米到10米高度的隧洞，全断面开挖法的优势有很多，可以满足多个多臂钻机同时施工开挖，大大地提高了开挖的效率，进而减少了开挖过程中时间消耗。但是这种挖法也有其不足之处，要使用全断面开挖法对岩体的性能和结构的要求较高，在挖掘高度是也要受到限制极大地限制，由于挖掘的隧洞的断面加较大，对控制洞身面则十分不利。另外，这种挖法对需要高水拼的施工机械，并对施工工艺也提出了较高的要求。

2.2 断面分部开挖法

断面分部开挖法指的是将总工程量划分成数个小工程量，对隧洞施工按照不同的环节进行施工，分段进行隧洞的开挖施工作业。根据不同的开挖方式，将断面分部开挖法具体分为导洞开挖法和台阶开挖法。前种挖法对施工的诸多条件要求较高，如良好的通风条件、良好的排水条件以及利于施工岩石结构等，其施工步骤大约是：选择施工场所，在隧道的断面上开挖个小洞，再使用各类机械将洞不断扩大，直至完成整个工程。台阶开挖法与导洞开挖法不同，台阶开挖法一般多应用在大型隧洞开挖工程中，有地面向下开挖或地面以下向上开挖的中的方法。

3 水电站引水隧道的支护施工技术

水电站的引水隧洞的工程建设完成后，总会受到自然因素或施工因素的影响，这就要求做好支护保护施工工作，稳定围岩，促进工程的安全施工。下面隧洞支护两种方法做出详细地介绍。

3.1 混凝土泵隧洞支护法

使用混凝土泵隧洞支护法的重中之重是随混凝土进行浇筑。通过将冲天尾管和导管等管道连接起来，构成混凝土的输送管道，在将混凝土通过压力挤压到模板支撑的仓内，从而实现浇筑作业。在运用该方法时要注意的是，浇筑到顶拱仓面时，要撤出仓里的施工工具。当混凝土浇筑到人的身高相平时，施工人员要撤离，人孔洞筑浇完成后，要加大泵机的速率，完成浇筑支护作业。

3.2 新奥法隧洞支护法

使用新奥义隧洞支护法要考虑到隧洞的施工环境，如岩石的承载能力等。该方法分为三个部分：光面爆破开挖、锚喷支护以及围岩稳定状况检测。在了解岩体的特性后，具体运用该方法的操作是：在隧洞的开挖、支护阶段，充分利用好岩体在挖掘过程中出现的形变，适当的运用带有加固作用的材料、工具加固岩体，使得整个受到加固的围岩具备抵抗外力冲击的能力，为整个隧洞提供支护保护，达到工程施工部门保护隧洞的目的。

4 总结

总而言之，在水电站的建设施工过程中要提高引水隧洞的施工技术水平，在施工中无论是开挖阶段还是支护阶段，都要满足施工工艺和技术施工水平，来为建设发电站的工作，献计献策，因此还要进一步加强对其的研究。

[1]孙伟.联补水电站引水隧洞光面爆破设计[J].四川水泥，2014，(07)：252.

[2]刘雪峰.七里塘水电站发电引水隧洞设计与研究[J].黑龙江水利科技，2014，42(06)：43-45.

the diversion tunnel is one of the important construction of hydropower station function link, in order to better play to the role of the diversion tunnel, analysis summarizes the related departments in the actual construction of scientific and convenient excavation methods and supporting methods, in order to build compound quality requirements, the construction qualified headrace tunnel. So in the actual project construction process should be combined with the actual situation of project, making reasonable construction of the diversion tunnel excavation and supporting measures to guarantee the quality of the construction of the diversion tunnel excavation and supporting in meeting the requirements of the construction technology of construction. On the basis of above, this paper analyzes the construction technology of the excavation and support of the diversion tunnel of hydropower station.

hydropower station; Diversion tunnel; The excavation; Support; The construction technology

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.11.112

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1672-9129(2017)11-0094-01