淺析大西溝水庫輸水隧洞的支護結構及圍巖穩定性

王風民

【摘要】輸水隧洞是水利工程建設當中的重要組成部分，在進行隧洞開挖的時候，由于應力的重新分布，應力變形和擠壓會對隧洞的安全形成威脅。為了保證水利工程建設中隧洞的安全，對其支護結構的威嚴的穩定性進行探討分析十分的必要。本文從大西溝水庫隧洞的實際情況出發進行隧道支護結構的分析和圍巖穩定性的探討，目的是要為水利工程建設中的隧洞安全保護提供理論上的支持和參考。

【關鍵詞】輸水隧洞；支護結構；圍巖穩定性

隨著西部大開發戰略的不斷深入推進，新疆水資源的利用與開發工程得到了極大的重視。在工程建設中，隧洞的開挖是一項重要的內容，保證其安全對于整個工程有著重要的意義。從隧道開挖的具體實踐來看，要實現隧道開挖的安全、保障隧洞的安全運行，主要是針對隧洞實際情況確立科學的支護結構，增強隧洞圍巖的穩定性。

一、輸水隧洞的基本情況概述

烏魯木齊河大西溝水庫隧洞分為泄洪兼導流洞和放水灌溉洞，均布置在河床右岸，隧洞進出口統一布置，從左向右依次為放水灌溉洞、泄洪兼導流洞，洞軸線間距25m。2條隧洞分有壓洞段、工作閘井段和無壓洞段，隧洞基巖以凝灰巖為主。大西溝水庫海拔近2000m，正常蓄水位為1961m，河水主要為冰川水、雪水和基巖裂隙水，冬季較寒冷，最低溫度為-25℃。冬季施工時隧洞內溫度較低，混凝土不易凝結；且從大西溝水庫隧洞開挖的情況來看，由于受出口F360斷層的影響，隧洞出口段附近基巖破碎、完整性差。隧洞支護結構的確立和基巖穩定性的提升，需要采取多種形式的處理措施。

二、施工中存在地質問題和解決策略

泄洪兼導流洞進口右側邊坡巖體風化強烈，巖體較破碎、斷層較發育，施工中采取增加預應力錨索加強錨固措施；高程1956m～1966m，增加20根錨索共2排；高程1946m～1956m，增加10根錨索共2排；高程1936m～1946m，樁號0-030m附近出現倒坡，增加2根錨索進行加固。隧洞進口邊坡采取加固處理措施后，邊坡穩定性較好，滿足設計要求。

泄洪兼導流洞出口受F360斷層影響，出口擴散段、消力池段巖石破碎，鋼筋混凝土底板厚度調整到1.5m，以增強基礎抗沖刷能力；出口0+466.832～0+481.18m段巖體破碎，遇水軟化，采用換填1m厚的砂礫石夯實處理后，效果較好，提高了基礎的承載能力。

三、輸水隧洞支護結構分析

輸水隧洞的支護結構是保證隧道安全的重要措施，所以分析隧洞圍巖的穩定性并采取必要的加固措施，是保證隧洞安全的重要保障。

大西溝水庫泄洪兼導流洞為城門洞型，分有壓洞身段、工作閘井段和無壓洞身段。隧洞開挖后0+000～0+103.305m段、有壓洞0+118.305～0+355m段，節理裂隙較發育，伴生有少量的小斷層，隧洞開挖后綜合評定圍巖以Ⅲ類為主，少部分為Ⅳ類圍巖；施工中根據地質預報，隧洞支護主要采取鎖口進洞、超前錨桿支護措施。該段隧洞整體施工中，由于采取的支護結構得當，未出現塌方等不良地質現象，保證了施工安全。

隧洞0+355～0+435m段由于受出口F360斷層影響，隧洞開挖后的圍巖類別與前期勘察不一致，差異較大。該段為F360斷層影響帶，節理裂隙發育，巖石破碎，局部洞頂和側壁有塌方現象，成洞條件差，綜合評定圍巖以Ⅳ類為主，施工中采用光面預裂爆破、短進尺、多循環、小炮量的施工方法，盡量減少爆破對隧洞圍巖的破壞，提高圍巖的自穩能力；開挖后的隧洞，巖體破碎不易長時間裸露，應盡快對其進行封閉和支護，使其形成封閉的受力結構，采取邊開挖邊支護的施工措施。經噴錨掛網和鋼拱架支護后的隧洞，提高了隧洞圍巖自身的承載能力和圍巖的穩定性，保證了隧洞支護系統的安全可靠，提高了隧洞施工的進度。

在輸水隧洞支護結構的分析中發現，由于大西溝水庫海拔近2000m，河水主要為冰川水，冬季較寒冷，-25℃，隧洞內溫度低，混凝土不易凝結。因此在進行混凝土噴護時，采取封堵洞口、用油筒作火爐的方式，使洞內溫度明顯升高，在合適的溫度下，混凝土的凝固效果得到加強，支護結構的質量有了保證。簡言之，在輸水隧洞的支護結構強化中，一方面要強調結構的整體性，這種強調會將支護結構細節方面的承壓變形等情況進行避免，另一方面是要強調混凝土的凝結效果，因為更好的凝結效果會提升混凝土剛度、硬度以及承壓力和荷載力。這樣，支護結構的安全性會明顯的提升。

四、輸水隧洞圍巖穩定性探討

輸水隧洞圍巖的穩定性也是隧動開挖時需要重點注意的一項內容。就隧洞的穩定性來看，主要的措施是將破碎的圍巖做統一性的處理，這樣，圍巖得到了基礎的統一，其受力、荷載等也會變得更加均勻。在水輸水洞圍巖穩定性的處理中，一項重要的措施是水泥樁柱法的利用。所謂的水泥樁柱法指的是利用高壓噴射噴頭將水泥漿液注入到圍巖縫隙中進行圍巖統一性處理的方法。這種方法的利用需要注意兩個關鍵點：

一方面是注漿位置的選擇。在注漿中，位置選擇的不正確可能會造成圍巖的坍塌，因此科學分析并進行選點十分的重要。就選點來看，應該將存在裂縫但是又具有相對完整性的基巖部位作為水泥漿液注入的點，這樣的選點一方面是保證了漿液能夠通過縫隙進行擴散，另一方面是避免了漿液沖擊力過大出現的基巖破裂。在基巖位置的科學選擇之后便是進行漿液的灌注，為了達到較好的效果，灌注的漿液需要滿足一定的比例，在實際漿液灌注中，按照工程要求進行水泥漿液配比，然后做好分析檢查，確定其配比無誤后即可進行灌注。通過漿液在縫隙當中的凝結，圍巖的穩定性目標得以實現。

結束語：

輸水隧洞在水利工程的建設中普遍存在，尤其是在一些山區進行水利工程建設的時候，隧洞的數量會比較多，這時候，保證隧洞的施工質量會成為工程整體質量提升的關鍵。科學的分析隧洞施工區域的地質情況，在掌握地質情況的基礎上對隧道開挖的方式方法進行改進，然后在探討隧洞的支護結構合理性和圍巖的穩定性，這樣，隧洞施工質量得以全面性提升。

參考文獻：

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