水利工程隧洞开挖施工关键技术与质量控制

孙亮

中国葛洲坝集团第一工程有限公司 湖北宜昌 443002

1 当前水利隧洞工程的概述

针对水利隧洞的施工而言，不同隧洞的输水水流状态差异很大，以这些水流状态的差异为标准，可以将水利隧洞分为两大类，第一是无压隧洞，第二是有压隧洞。无压隧洞的特点是输水水流具备自由表面，水流尚未彻底充满。而有压隧洞的特点是输水水流不具备自由表面，但水流彻底充满。水利隧洞的主要组成部分有：进口段，洞身，出口段。其中洞身的施工非常关键。受到施工环境不同的影响，洞身的样式会产生一定的差异。所以，在水利隧洞的设计阶段，就需要设计人员全部勘察、分析施工现场的地质情况、水文情况以及施工情况，确保设计出来的洞身与施工范畴的水文环境相协调。当前水利隧洞的进口段闸门的设置方式主要有三种：第一种竖井式设置方式，第二种斜坡式设置方式，第三种至塔式设置方式。一般情况下，有压隧洞会优先选择马蹄形断面的闸门设置方式以及圆形断面的闸门设置方式。而无压隧洞进口段的闸门设置方式主要是圆形设置方式、马蹄形设置方式以及城门型设置方式[1]。

2 水利工程隧洞开挖施工的原则

近年来，基础设施工程占有的地位不断提升，水利工程隧洞开挖施工想要更好的解决问题，必须坚持在工作原则上积极的遵守，这样才能对各项工作的开展提供更多的保障，从而促使每一项问题能够在根源上得到解决。首先，水利工程隧洞开挖施工的方案拟订要坚持结合项目自身的特点和标准来完成，一些老旧的思想和模式并不符合当下的要求，而且很容易造成较多的缺失和疏漏现象，甚至是造成严重的挑战。在技术的应用过程中，需要观察水利工程隧洞开挖施工的长远发展以及区域规划，包括可能出现的特殊情况影响，这些问题的应对和解决都会成为水利工程隧洞开挖施工的决定性组成部分[2]。

3 水利工程隧洞开挖施工关键技术与质量控制

某水利工程隧洞开挖之前对水利工程建筑物进行科学规划，具体包括山前引水渠道、导洪堤、导洪渠、山后引水渠道、引水隧洞等。其中，引水隧洞作为此次施工重点，隧洞整体长度为390m，隧洞内外径分别为4m、5m。隧洞施工沿线地质情况特殊，隧洞埋深为30-80m。

3.1 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[3]。

3.2 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。

3.3 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。第一，为了保证所使用的混凝土材料质量达标，严重在实际作业过程中私自变更混凝土的配比。在开始施工前需要开展试验工作，对其误差进行更严格把控。第二，需要尽量将运输混凝土的时间缩短，避免离析等问题出现。如若混凝土由泌水、离析等情况出现，则需要将其废弃处理，严禁再次使用。第三，在浇筑第一层基岩时要求将厚度约2-3cm的水泥砂浆层铺设在浇筑面上，保证能够良好黏结混凝土，切实避免出现脱落等问题。第四，需要严格把控混凝土坍落度在8-14cm范围内。第五，在浇筑过程中需要安排特定的工作人员来监督与指导施工现场，浇筑完毕后需让监理人员进行验收。

3.4 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。

4 结语

总之，水利工程隧洞施工工序较多，并且隧洞结构复杂，所以施工难度非常大。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。