水电站引水隧洞开挖及支护施工技术

王磊

摘  要：作为我国一项重要的水力资源工程，水电站对于促进水资源的充分利用，缓解用电压力有着十分重要的作用和价值，直接关系到社会各个行业的用水用电稳定性。然而，在水电站的实际建设过程当中，更是会涉及到方方面面繁琐的过程，其中最为重要的一个环节就是引水隧洞的挖掘和支护，无论是对于开挖技术还是支护技术都有着极高的要求，再加上极易受到施工外部环境，包括土质和自然条件的影响，更是为水电站引水隧洞的施工带来了重重困难。文章主要从水电站引水隧洞的基本定义、水电站引水隧洞开挖阶段的施工措施以及水电站引水隧洞支护阶段的施工措施三个方面展开详细的分析。

关键词：水电站;引水隧洞;开挖技术;支护技术

中图分类号：TV554 文献标志码：A       文章编号：2095-2945（2020）35-0144-02

Abstract： As an important hydraulic resource project in China， hydropower station plays a very important role and value in promoting the full utilization of water resources and alleviating the pressure of electricity consumption， which is directly related to the stability of water and electricity consumption in various industries of the society. However， in the actual construction process of the hydropower station， it will involve all aspects of the tedious process， of which the most important link is the excavation and support of the diversion tunnel， which has extremely high requirements for both excavation and support technology， and is extremely vulnerable to the external environment of construction， including soil quality and natural conditions， which brings many difficulties for the construction of the diversion tunnel of the hydropower station. This paper mainly makes a detailed analysis from three aspects： the basic definition of hydropower station diversion tunnel， the construction measures of hydropower station diversion tunnel excavation stage and the construction measures of hydropower station diversion tunnel support stage.

Keywords： hydropower station; diversion tunnel; excavation technology; support technology

引言

引水隧洞這一施工环节，对于水电站工程最终的质量有着最为直接的影响。而在引水隧洞施工当中，开挖和支护是最为关键和重要的两个环节，直接关系到水电站工程最终的质量。因此在引水隧洞开挖和支护当中，有必要确保施工技术和质量达到相关的标准，确保引水隧洞这项工程的达标，这不仅有利于为后期工程的顺利施工奠定坚实的基础，更是有利于降低各种建设成本的消耗。本文主要从三个方面对此展开了深入的分析，以下为详细内容。

1 水电站引水隧洞的基本定义

水电站存在的最大价值就是发电，其中所运用的原理如下：通过建设大坝实现对水流量的控制，在上游的水向下游流动的过程当中，实现对水量的调节，增加重力作用，得到一种势能，促进水轮机的发动，并通过对多个发电设备的带动运转，进而达到大量发电的工程。在实现发电的过程当中，最为主要的一个环节就是将水引入到水轮机所在的河道当中，而这个环节中，最为重要的就是引水隧洞。可以说，在整个发电站的运转当中，引水隧洞都发挥着极为重要的价值和作用。通常而言，引水隧洞主要有两种：有压引水隧洞、无压引水隧洞。在设计引水隧洞的过程当中，应该注重对引水隧洞的规划设计，设计过程确保线路的简短，减少弯道，确保上下游之间的顺畅性，确保水流能够迅速通过。这不仅有利于降低工程施工难度，节约施工成本，更是有利于确保水电站的顺利运转。当然，更是有必要结合引水隧洞周边的地质条件和地下水环境。

引水隧洞开挖和支护施工当中，存在以下三个难点：其一，由于水电站选址通常在地势较为险恶的地方，因此引水隧洞也更多的建造在山体当中，施工环境十分恶劣、狭小。再加上山体内部构造的不确定性和水流的影响，更是会直接导致施工过程当中多种意外情况的出现，因此对于施工技术提出了更高的要求。其二，引水隧洞施工之前应该做好勘探工作，包括了解山体构造、地质构造、地下岩层分布情况等等，避免施工过程当中所出现的漏水、塌陷等情况。其三，在较为恶劣的地理环境之下展开施工时，更是提高对施工人员的安全重视力度，在施工方案制定的过程当中就需要全面的考虑多种情况。

2 水电站引水隧洞开挖阶段的施工措施

引水隧洞的开挖阶段，首先需要确定开挖的路线和周边洞壁的牢固性和可靠性，并基于这两者基础之上，采取更加科学合理的方法。一般来说主要有以下几个方面：首先，明确施工位置，选择施工区域，选择工作面和确定工作面数量。在引水隧洞工程量较大的情况下，应该注重辅助工程设施的建设，例如竖井，从而使引水隧洞的建设更加快捷。其次，在开挖隧洞之前，有必要充分的勘探考察隧洞线路周边的自然环境和土质，确保周边环境的稳定性和可靠性。最后，需要采用更加科学合理的开挖方案，以确保整个开挖过程是顺利、正确的。通常而言，水电站引水隧洞开挖技术主要有以下两种：全断面隧洞开挖法以及断面分部隧洞开挖法。以下进行详细的阐述说明。

2.1 全断面隧洞开挖法

所谓的全断面开挖法，指的就是利用多臂钻机和全断面挖掘机，实现挖出10米左右高的隧洞。该种开挖方法主要有以下优势：施工速度快、工程效率高、降低施工时间。但是其缺点主要有以下方面：岩体性能差、挖掘高度受到限制、隧洞断面较大以及对于施工机械的要求比较高。因此，全断面开挖法通常更多的使用于围岩稳固、坚固部分的隧洞開挖当中。

2.2 断面分部隧洞开挖法

断面分部隧洞开挖法指的是将隧洞分成多个小断面，对于这些断面同时进行开挖。基于开挖方式的差异性，断面分部隧洞开挖法又可以分为台阶开挖法和导洞开挖法，两种方法应用于不同隧洞类型。

首先，台阶开挖法更多的应用于大型的隧洞当中，且在隧洞是向地下挖时才应用这种方法，更多的应用于隧洞深度为10米以上的工程当中。

其次，导洞开挖法这种开挖方法在实际的应用过程中对于隧洞周边环境，包括通风排水、岩体类型等等都有不同程度的要求。该种方法的具体实施过程如下：首先，选择在引水隧洞断面之上开挖小型的导洞，基于这一导洞之上进行扩大作业，最终实现开挖至整个断面之上。

断面分部隧洞开挖法对于施工机械要求较为松懈，且对于施工环境的要求也比较低，也十分适用于围岩稳定性较低、洞径较大的引水隧洞工程当中。

3 水电站引水隧洞支护阶段的施工措施

水电站工程的建设涉及到多个环节工程的施工，是一个周期十分长的环节。作为水电站工程最为重要的施工环节之一，引水隧洞工程的建设，必然也需要花费较长的周期。且在水电站每一个工程的施工完成之后，不可避免的受到自然因素或其他因素的影响，导致引水隧洞工程施工周期不断延长。为了尽可能的避免这种情况，在引水隧洞施工过程当中，有必要通过对已经完成施工的部分加以支护措施，实现对周边围岩的稳定性巩固，以实现工程的顺利施工。通常而言，引水隧洞的支护措施主要有两种，分别是混凝土泵隧洞支护法和新奥法隧洞支护法。以下主要针对这两种支护方法分别展开详细的阐述说明。

3.1 混凝土泵隧洞支护法

该种支护方法最为核心的部分就是浇筑混凝土。主要是通过连接冲天尾管、排气管以及导管，为混凝土的输送提供管道。在地表处将混凝土挤压至模板支撑的仓内，以实现浇筑。在应用该种支护方法的过程当中，最应该注意的是混凝土浇筑至顶拱仓面这一阶段，要及时的撤出其中的施工工具，将仓面两端筑高，当混凝土浇筑到人孔高度时，及时撤离施工人员，确保施工人员的人身安全。在完成了人孔洞浇筑之后，更是要提高泵机的效率，确保浇筑支护作业的顺利完成。

3.2 新奥法隧洞支护法

这种支护方法在实际应用过程当中，需要充分的考虑到隧洞周边岩石的承载能力是否足够。该种支护方法施工过程如下：光面爆破开挖、锚喷支护、检测围岩稳定性。在确保了围岩稳定力度足够之后，在开挖和支护阶段都应该通过对隧洞周边岩体形变的充分利用，使用相关的材料工具加强岩体稳定性，提高围岩抵抗外力的能力，实现对整个隧洞的支护保护。

4 结束语

简而言之，水电站工程的建设，不仅能够促进国家社会经济，确保各行各业的稳定发展，更是有利于维护社会稳定，为人民的日常生活提供有利的条件。因此，水电站工程的建设质量也十分重要。作为该工程的主要环节，引水隧洞当中的开挖和支护的施工，更是应该受到重视，有效提高水电站工程施工效率和质量的同时，实现对最低的成本投入取得更高效的建设效果，实现更大的价值。本文主要从三个方面对此展开了详细分析，本文内容可供相关人士参考。

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