水利工程隧洞開挖施工技術研究

王飛虎

摘 要：在水利工程建設過程中，隧洞開挖是非常關鍵的一個環節，保證隧洞開挖質量尤為重要。但是，在實際施工過程中，仍存在諸多不確定因素影響隧洞開挖質量?；诖耍疚氖紫确治鏊こ趟矶撮_挖施工要點，然后探討隧洞開挖施工技術的運用，以供參考。

關鍵詞：水利工程;隧洞開挖;施工要點;施工技術

中圖分類號：TV52文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）01-0063-03

Abstract： In the process of water conservancy project construction， tunnel excavation is a very key link， and it is particularly important to ensure the quality of tunnel excavation. However， in the actual construction process， there are still many uncertain factors affecting the quality of tunnel excavation. Based on this， this paper first analyzed the key points of water conservancy tunnel excavation construction， and then discussed the application of tunnel excavation construction technology for reference.

Keywords： water conservancy engineering;tunnel excavation;construction key points;construction technology

水利工程隧洞是水利樞紐中的重要組成部分之一，其開挖線路務必要和整個水利樞紐的建設相符，同時能結合具體工程地質、水文環境、地形條件等情況確定。隧洞開挖極易受到地質環境、作業條件等因素的影響，因此成為水利工程施工的一項難題。為了保證水利工程隧洞開挖質量，必須要注重相關工藝技術的運用。

1 水利工程隧洞開挖施工要點

1.1 施工測量要點

在水利工程隧洞開挖過程中，需要開展大量的測量作業，并要嚴格保證測量精度。因此，在實施測量作業時，要安排專業的測量人員來進行操作。在具體操作過程中，工作人員要嚴格根據設計圖紙來確定相應孔位與作業參數，確保測量過程及測量結果的可靠性與規范性。另外，在具體測量過程中，相關工作人員還要定期按照設計圖紙以及測量間距對洞的軸線進行測量和復測，以確保工程測量的準確性與有效性。

1.2 洞線選擇要點

在選擇隧洞線路時，首先要考慮地質條件，盡量選擇在堅硬的巖基內設置隧洞，避免將其設置在地下水豐富及存在嚴重破碎帶的地段。而且應盡可能選擇在山巖平穩、沒有滑坡的部位設置隧洞進出口。其次，洞線在平面上應力求短、直，這樣不僅可減少工程量、降低造價，而且可減小水頭損失，便于施工。若因地形、地質、樞紐布置等原因而不得不轉彎時，其轉彎半徑不宜小于5倍的洞徑或洞寬。再次，對于相鄰兩隧洞間巖體的厚度一般應有3倍的洞徑或洞寬[1]。

1.3 鉆孔施工要點

通常情況下，由合格鉆工嚴格按照測量定出的中線、腰線、開挖輪廓線和測量布孔進行鉆孔作業。若利用濕式風鉆鉆孔時，工作人員應先檢查機身、螺栓、卡套、彈簧和支架是否正常完好，管子接頭是否牢固，有無漏風;鉆桿有無不直、帶傷以及鉆孔堵塞現象，供水是否正常[2]。如果設備出現異常，要及時進行更換或修理。除此之外，為了避免出現超挖現象，還要把周邊孔的外偏角嚴格控制在設備所能達到的最小角度范圍內。通常需要控制光爆孔、掏槽孔的偏差不超過5 cm，其他炮孔孔位偏差則在10 cm以內。

2 水利工程隧洞開挖施工技術的運用

2.1 全斷面開挖施工技術

全斷面開挖施工技術主要是把整個斷面一次鉆爆開挖成洞，等全洞貫通后或是掘進一定距離后，結合圍巖可暴露的時間與實際作業情況來開展襯砌與支護作業。這種技術通常應用在圍巖情況良好的路段。如開挖處的巖石比較堅硬，這樣就能對其實施一次性鉆爆，進而再進行支護操作。該項技術具有施工組織容易、掘進速度快、工序作業干擾不大等特點。在運用該項技術時，可根據隧洞斷面面積大小和設備能力采用垂直掌子掘進或臺階掌子掘進[3]。其中，臺階掌子掘進是將整個斷面分為上下兩層，在進行上層掘進時需要比下層超前一定距離。為了便于出渣，上層超前距離不應超過2～3.5 m，而且需要同時對上下層實施爆破，通風散煙后需要立即將上臺階清理干凈，同時往下臺階扒渣，在下臺階出渣時，上臺階可以實施鉆孔作業。因為下臺階爆破是在兩個臨空面情況下進行的，能夠減少炸藥使用量。在水利工程建設中應用該技術可以進一步加快其完成速度，在一定程度上提高隧洞施工的整體效率，確保施工質量的基礎上對整體施工周期進行有效控制。

2.2 導洞開挖施工技術

導洞開挖法就是在平洞的斷面上先開挖小斷面的洞室（導洞）作為先導，然后擴大至整個設計斷面[4]。該技術在具體施工過程中具有較強的靈活性，可以將采集的施工現場地質特性作為依據，以便為后續的排水、地質處理等施工帶來便利，大幅度提升隧洞的通風性。根據導洞與擴大部分的開挖次序，可分為導洞專進和導洞并進兩種方法。導洞專進主要指的是全部貫通導洞后，再將部分位置擴大，以更好地掌握地質情況并改善洞內通風環境，但是，通常要對洞中作業設施實施二次鋪設，往往會消耗大量的人力、物力、財力和時間，除了一些復雜地質情況外，通常不選用該種方法。而導洞并進法主要是開挖導洞10～1 5m后，接著在開挖導洞和開挖斷面的過程中同時進行。通常情況下，導洞開挖施工技術用于地質環境較為惡劣、斷面尺寸大且難以實施全斷面開挖的情況下。

2.3 錨桿支護施工技術

錨桿支護通常用金屬件、木件、聚合物件或其他材料制成桿柱，并將其打入地表巖體預先鉆好的孔洞內，再利用其頭部、桿體的特殊構造和尾部托板，或依賴于黏結作用將圍巖與穩定巖體結合在一起而產生懸吊效果、組合梁效果、補強效果，以達到支護的目的[5]。由于隧洞開挖方式存在差異性，所以其支護方式也各不相同。若開挖的圍巖質量較好，可以直接在錨桿外掛設鋼筋網片，進而再進行混凝土噴射;當開挖巖石、土層及斷面不穩定性時，則需要通過隨機錨桿或超前錨桿來對其實施支護操作，再實施混凝土襯砌支護施工。

2.4 鉆孔灌漿施工技術

在進行鉆孔灌漿施工過程中，工作人員要嚴格根據隧洞施工設計要求，采用回填、固結等方法實施灌漿，防止出現隧洞漏水的情況。在進行頂拱回填灌漿過程中，要將其劃分為不同區段，且各個區段間的距離為45 m。灌漿施工是在鉆孔作業之后進行的。在灌漿過程中，要嚴格把控灌漿壓力，回填灌漿完畢后方可實施固結灌漿，但要控制其間隔時間在7～14 d，且應當采用梅花型來布設固結灌漿孔，并根據孔序編號來開展灌漿作業。

2.5 混凝土襯砌施工技術

襯砌指的是為防止圍巖變形或坍塌，沿隧道洞身周邊用鋼筋混凝土等材料修建的永久性支護結構。水利工程隧洞襯砌結構如圖1所示。在進行混凝土襯砌施工時，要注意以下問題。首先，在具體施工前，要實施勘測施工，了解和掌握巖石的屬性，只有這樣，才能更好地實施混凝土襯砌施工。在輸水隧洞周邊位移速度不斷減緩，而且水平收斂速度與拱頂位移速度等能夠達到混凝土襯砌的要求，同時確保支護表面不存在明顯裂縫，再開展襯砌施工作業。其次，在進行混凝土襯砌施工作業時，要連續澆筑混凝土，先進行底板澆筑作業，再進行頂板澆筑與拱頂建筑作業[6-8]。

2.6 排水施工技術

在進行水利工程隧洞開挖過程中，如若排水工作不到位，就會對水利工程隧洞的施工產生較大影響，甚至還會導致隧洞坍塌，因此需要充分考慮排水問題。通常來說，隧洞中的水主要來自鉆孔用水與巖石裂隙水，其中要重點考慮巖石裂隙水，尤其是具有豐富植被的山體以及降水量較大的區域。在進行排水施工時，可從如下兩方面進行。①平洞與上坡洞排水。在施工前，需要制訂科學的隧洞排水方案，通常可將排水溝設置于隧洞中部或一側，具體要根據隧道中風水電管路等設備布置情況確定其位置，確保其不會互相干擾。②下坡洞排水。如若在施工過程中排水正常，則可使用普通的機械方式來將水排出洞外;如若突發大量涌水，則需使用大流量設備來進行排水，確保洞內施工人員及設備的安全。

2.7 爆破施工技術

爆破施工技術是水利工程隧洞施工中較為常用的一種技術，其工藝流程如圖2所示。在爆破前，工作人員要對施工現場的巖石厚度、開挖量等進行全面、系統性的研究和分析，從而最大限度地減少爆破施工所造成的危險性。與此同時，在實施手風鉆打孔爆破作業時，要確保巖石覆蓋厚度控制在6 cm之內，這樣可以有效地降低鉆頭的磨損程度。另外，在具體操作前需要制訂科學合理且具有可行性的施工方案，并以此為依據來展開施工作業。在隧洞側墻和底部預留一定的保護層，當完成爆破以后，再展開相應的修繕施工;修繕結束后，要對該保護層實施整平施工，全面保證隧洞表面的平整度和光滑度。此外，在具體爆破施工前，還要嚴格按照相關標準及規定來確定爆破參數，并開展試驗，對相關參數進行優化處理，最大限度地避免施工過程中可能出現的問題，保證施工作業人員的生命安全。

2.8 巖爆施工技術

在實施巖爆作業時，要事先做好斷面的噴水處理工作，并沿著輪廓做好錨桿孔洞開挖施工，對孔深、循環間距等多項參數加以控制。同時，還要確保二次循環超前錨桿孔與前一排孔洞處于錯位狀態，且方向與掌子面呈60°～75°夾角。隨后再向超前錨桿孔洞內進行注水作業，并確保注水時間，只有這樣，才能更好地保證巖石得以軟化。最后，要對超前錨桿進行安裝，且需要在孔洞外預留一定的位置，以便對錨桿和鋼筋片實施焊接作業，進而有效地避免巖爆碎片發生崩落的問題。

3 結語

在對水利工程隧洞進行開挖過程中，極易受到多方面因素的影響，嚴重的還可能會引發安全事故，這不僅會對工程施工質量、進度等造成影響，甚至還會對人員的生命安全造成嚴重的威脅。因此，在具體施工時，要充分結合現場的實際情況，盡可能選用與之相適當的施工技術來開展施工，進而更好地保證工程施工質量和進度，最大限度地減少施工事故的發生率。

參考文獻：

[1]丁建軍.水利工程引水隧洞開挖及支護技術探析[J].中國周刊，2020（8）：92.

[2]李林偉.水利工程隧洞開挖施工技術與質量策略[J].寫真地理，2020（11）：102.

[3]武正壯.淺析水利工程輸水隧洞施工技術[J].農業科技與信息，2017（7）：127-128.

[4]成利強.水利工程隧洞開挖施工關鍵技術與質量控制[J].農業科技與信息，2019（7）：121-122.

[5]張旭林，馮杰.水利隧洞工程開挖施工技術與塌方處理研究[J].科技·經濟·市場，2018（2）：22-23.

[6]肖俊聰.水利工程隧洞施工技術綜述[J].山西水利，2019（1）：41-42.

[7]成利強.水利工程隧洞開挖施工關鍵技術與質量控制[].農業科技與信息，2019（7）：121-122.

[8]樊文林，萬光義，盧遠富，等.某水利工程隧洞開挖支護施工方案淺析[].黑龍江水利科技，2019（8）：195-197.