水電站引水隧洞開挖及支護(hù)工程技術(shù)探討

黨延亮

（中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧沈陽110179）

1 水電站引水隧洞的基本定義

水電站發(fā)電原理是將大壩上游流水的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，通過水輪機(jī)轉(zhuǎn)動帶動廠區(qū)內(nèi)部發(fā)電機(jī)組，進(jìn)而產(chǎn)生電能。而引水隧洞的功能就是將上游的流水帶動水輪機(jī)轉(zhuǎn)動。其中，有壓引水隧洞和無壓引水隧洞是引水隧洞的主要形式。引水隧洞工程涉及洞臉處理、洞挖鉆爆、安全處理及安全支護(hù)、鋼模臺車運(yùn)行和維護(hù)、鋼筋制作及安裝、止水制作及安裝、擋頭模板安拆、砼泵機(jī)運(yùn)行維護(hù)、隧洞襯砌混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)、支洞封堵等，以及風(fēng)、水、電管線安裝、維護(hù)、拆除和排水設(shè)施的安裝、運(yùn)行、維護(hù)、拆除、風(fēng)機(jī)及風(fēng)筒供貨、安裝、維護(hù)、拆除等。

2 水電站引水隧洞的施工問題

2.1 施工前期如何布局的問題

水電站引水隧洞的開挖是一個較為龐大的工程。在施工前期和施工過程中要考慮諸多問題。在引水隧洞開挖施工之前，施工人員應(yīng)提前收集、獲取施工地點的有關(guān)信息，諸如當(dāng)?shù)氐膱D紙情況、施工地點的具體地理位置等。在獲取信息和收集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，再對施工地點工作人員施工過程中一系列具體操作進(jìn)行提前安排，要預(yù)測施工過程中會面臨的問題，以便工作人員在遇到問題時能盡快采取應(yīng)對策略，有利于提高工作效率，縮短工作時限。與此同時，工作人員還應(yīng)根據(jù)已知信息和數(shù)據(jù)對各網(wǎng)點進(jìn)行測量和布置，在這些重要環(huán)節(jié)進(jìn)行完畢后，要通過一系列周密的措施進(jìn)行檢測。經(jīng)檢測后，才能向監(jiān)管部門提供施工前階段的報告結(jié)果，要求對其進(jìn)行審核。在確保其質(zhì)量完全符合要求之后，施工人員才能正式開始施工，即正式開始水電站引水隧洞的開挖。

2.2 水電站引水隧洞開挖階段的施工措施

引水隧洞的洞身面是指進(jìn)口面和出口面。這里也涉及一些需要面對的問題，特別是遇到一系列突發(fā)情況，施工團(tuán)隊在水電站引水隧洞修建過程中面臨施工工期緊張以及工程量較大等情況，應(yīng)有一些應(yīng)對緊急情況的輔助措施，以便提高施工過程中工作人員的工作效率，確保開挖工作繼續(xù)開展。在大致確定了不足工作面的數(shù)量和位置等基本情況后，施工團(tuán)隊需要考慮到當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛惨约笆┕み^程中所要面臨的一些資金投入問題，要確保在資金投入盡可能較小的情況下，篩選出一種平洞的開挖方案。開挖方案可分為全斷面開挖法和斷面分部開挖法。

2.2.1 以全斷面方式開挖隧洞

全斷面開挖法，是指按巷（隧）道設(shè)計開挖斷面一次開挖到位的施工方法。這種開挖方式需要一氣呵成。使用該開挖法不可或缺的工具是全斷面挖進(jìn)機(jī)。該挖進(jìn)機(jī)能通過全斷面方式對水電站引水隧洞進(jìn)行開挖，一方面，能夠極大地提高施工隊伍的工作效率，縮短工作時限，可充分解決施工公司不足的問題；另一方面，全斷面挖進(jìn)機(jī)較為簡單，便于攜帶。雖然全斷面挖進(jìn)機(jī)具有這些優(yōu)勢，但也應(yīng)看到，在施工過程中，工作對于機(jī)械的精度有著極高的要求，同時對隧洞斷面的面積有著極大的限制。

2.2.2 以斷面分部方式開挖隧洞

雖然全斷面開挖法具備特有的優(yōu)勢，但鑒于施工過程的難度，筆者建議最好還是將隧洞以斷面分部的方式進(jìn)行開挖，該方式在實際情況中可操作性相對來講更強(qiáng)一點，可能更加容易，即施工人員最好將較大面積的斷面分為諸多較小的部分，對引水隧洞進(jìn)行開挖。導(dǎo)洞開挖法和臺階開挖法是斷面分部開挖的兩種主要方式。導(dǎo)洞開挖法的具體施工操作中:首先，施工人員需要開挖一個小型導(dǎo)洞；其次，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行引水隧洞開挖后續(xù)工作的開展；最后，在引水隧洞的斷面上，將這個小型導(dǎo)洞的面積進(jìn)行擴(kuò)大，擴(kuò)大到何時停止，取決于施工人員何時會挖到整個斷面。臺階開挖法是指先開挖隧道上部斷面（上臺階）、上臺階超前一定距離后開挖下部斷面（下臺階）、上下臺階同時并進(jìn)的施工方法。根據(jù)臺階長度，可分為短臺階、長臺階、超短臺階（微臺階）法等。至于實際操作中具體運(yùn)用哪種方式進(jìn)行操作，取決于實際情況。

2.3 支護(hù)階段引水隧洞的施工措施

水電站的引水隧洞是一項長期工程。每段引水隧洞開挖工程建設(shè)完成之后，大多數(shù)情況下都會受到來自外部的各種各樣因素的影響，所以，要求施工部門要對施工人員開挖完成的勞動成果進(jìn)行支護(hù)保護(hù)，增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性，消除地下水的影響以及維護(hù)隧道的穩(wěn)定。混凝土泵隧洞支護(hù)法和新奧法隧洞支護(hù)法，以及永久掛網(wǎng)錨噴支護(hù)法是水電站引水隧洞開挖后進(jìn)行隧洞支護(hù)操作措施的三種常用途徑。

2.3.1 混凝土隧洞支護(hù)法

混凝土隧洞支護(hù)法主要有五道工序，即五項工序組成的混凝土單元工程：基礎(chǔ)面或施工縫處理，模版工序，鋼筋工序，止水、伸縮縫和灌漿管安裝，混凝土澆注。

2.3.2 新奧法隧洞支護(hù)法

在施工過程中，施工人員需要考慮到隧洞建設(shè)環(huán)境中巖石的承載能力，考慮其能否支撐支護(hù)作業(yè)，此時施工部門需要使用新奧義隧洞支護(hù)法進(jìn)行支護(hù)保護(hù)。光面爆破開挖、錨噴支護(hù)以及圍巖穩(wěn)定狀況檢測是新奧法隧洞支護(hù)法的三個部分，在施工人員通過數(shù)據(jù)分析了解了巖體具體情況后，達(dá)到工程施工部門保護(hù)隧洞的目的。

2.3.3 永久掛網(wǎng)錨噴支護(hù)法

掛網(wǎng)噴錨防護(hù)大多數(shù)情況下適用于網(wǎng)噴錨防護(hù)的巖質(zhì)邊坡，其巖層風(fēng)化破碎嚴(yán)重、節(jié)理發(fā)育不完整，如果這種巖質(zhì)邊坡繼續(xù)外露風(fēng)化，將導(dǎo)致墜石或小型崩塌，從而影響整個邊坡的穩(wěn)定。在施工過程中，首先，監(jiān)理工程師要認(rèn)真檢查承包商是否按施工詳圖布置,對孔位、孔向、孔徑、孔深、洗孔質(zhì)量、漿液性能及灌人密度等分項檢查；其次，要對旁站監(jiān)理進(jìn)行灌注。

目前，水電站在日常生活中愈發(fā)普及。因此，建設(shè)好水電站將為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民的日常生活、交通的通達(dá)等各個領(lǐng)域帶來諸多積極的影響。而引水隧洞的建設(shè)作為水電站建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，對工程施工部門有著極高的要求，施工人員要運(yùn)用科學(xué)合理的開挖方法和支護(hù)方法，積極應(yīng)對水電站開挖過程中所面臨的問題，努力建設(shè)出高質(zhì)量的引水隧洞，為人們的生產(chǎn)生活提供更多的便利。