水電站引水隧洞開挖及支護(hù)施工技術(shù)

郝永興

（中國葛洲壩集團(tuán)三峽建設(shè)工程有限公司， 湖北 宜昌 443002）

1 工程概況

2 水電站引水隧洞開挖

2.1 進(jìn)口漸變段和V 類圍巖開挖方式

基于引水隧洞的開挖作業(yè)，進(jìn)口處存在漸變段，由初期的方形逐步轉(zhuǎn)為圓形，即典型V 類圍巖，施工中可優(yōu)先開挖上半部，確保穩(wěn)定后開挖下半部。關(guān)于上臺階的開挖作業(yè)，以施工設(shè)備運行性能為基準(zhǔn)，確定合適開挖高度，通常工作高度在4.2~4.5m 區(qū)間內(nèi)。

洞內(nèi)開挖時，遵循導(dǎo)洞→兩側(cè)→拱頂?shù)幕玖鞒蹋医Y(jié)束上部開挖后隨即采取支護(hù)措施。完成隧洞上部支護(hù)作業(yè)且足夠穩(wěn)定后，進(jìn)入到后續(xù)施工環(huán)節(jié)，隧洞各環(huán)節(jié)施工都要遵循多循環(huán)、短進(jìn)尺的基本原則。鉆孔作業(yè)中，為工程適配YT-28鑿巖機(jī)，考慮到施工效率問題，輔以自制鉆孔臺車，施工洞口段時單次循環(huán)進(jìn)尺以1m 為宜。上半部拱部導(dǎo)洞開挖作業(yè)基于楔形掏槽方式展開，并于拱緣處光面爆破，針對兩側(cè)的爆破施工作業(yè)，優(yōu)先處理挖拱處的臨空面，由第一排開始逐步向后延展，隨后對設(shè)計面采取光面爆孔措施。注重爆破材料的選擇，以乳化炸藥較為可行，若孔內(nèi)殘留積水，在將其完全排出后方可裝填炸藥，具體采用非電毫秒雷管起爆方式[1]。

2.2 IV 類圍巖開挖方式

IV 類圍巖不具備優(yōu)良成洞條件，在實際施工中需充分考慮巖石漏出問題，嚴(yán)格遵循上下臺階法施工，具體規(guī)劃為上臺階開挖高度4.5m，剩余區(qū)域均設(shè)置下臺階。上臺階鉆爆施工形成楔形掏槽，周邊區(qū)域基于光面爆破方式展開，下臺階為V型抽槽作業(yè)方式，遵循對稱起爆原則。以乳化炸藥為宜，若孔內(nèi)存在積水，在全面清除積水后方可裝填炸藥，基于非電毫秒雷管順利起爆，所有光爆孔均使用竹片做進(jìn)一步綁扎。

3 支護(hù)施工程序

基于工期安排，洞室開挖施工以分層或全斷面方式展開，層高上限9.7m；邊坡明挖施工遵循自上而下的原則，單個梯段5~10m；隨即做好邊坡與圍巖支護(hù)。

3.1 錨桿施工技術(shù)要點

（1）鉆孔。基于全站儀設(shè)備做好支護(hù)部位的標(biāo)識工作，以設(shè)計要求為準(zhǔn)測放并標(biāo)識孔位，鉆孔作業(yè)基于鑿巖臺車展開，結(jié)束施工后利用壓力風(fēng)將孔內(nèi)殘留雜質(zhì)清理干凈，通過檢驗后臨時封口。

（2）桿體制安。借助砂輪切割機(jī)形成特定長度錨桿，基于等強度直螺紋套管有效連接，在指定區(qū)域完成加工作業(yè)后隨即運輸至施工現(xiàn)場，采用人工插桿方式；若錨桿長度達(dá)6m，需輔以簡易扒桿以保證插桿質(zhì)量。

（3）注漿。經(jīng)由試驗得知，水泥：砂=1：1~1：2，同時應(yīng)滿足水泥：水=1：0.38~1：0.45 的要求。注漿過程中將PVC 管深入孔內(nèi)并與孔底保持50~100mm 間距，在持續(xù)注入砂漿過程中勻速拔管，結(jié)束注漿后隨即插桿，同時在孔內(nèi)加塞以達(dá)到錨桿居中效果。

當(dāng)前主要是對高校教師綜合水平加以評估，具體進(jìn)行模糊評判的計算相關(guān)程序內(nèi)容，首先是將其中評價的因素主要構(gòu)成集合U={教學(xué)水平,政治素質(zhì)，育人工作，領(lǐng)導(dǎo)評價，科研水平}，而其中評價等級的集主要為{好，較好，一般，較差}，其中對應(yīng)的量化過后的數(shù)值主要為{1.0,0.8,0.6,0.4}。

3.2 噴射混凝土施工

（1）受噴面準(zhǔn)備。深度清理受噴坡面，部分巖面雨水后易出現(xiàn)潮解現(xiàn)象，此時應(yīng)使用壓力風(fēng)清理干凈。做好該項工作后，于系統(tǒng)錨桿外側(cè)設(shè)置標(biāo)記，由于部分受噴面未設(shè)置錨桿，需使用自插鋼筋加以標(biāo)記，但需控制鋼筋外露頭高度，即在噴射混凝土表面下方3~5mm 處。

（2）混合料的制備。基于現(xiàn)場試驗的方式確定混合料配比，拌制過程中嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量與用量。

（3）掛網(wǎng)施工。完成掛網(wǎng)錨桿施工，給予一段時間待砂漿強度滿足標(biāo)準(zhǔn)后，將鋼筋網(wǎng)放置在合理位置，處理鋼筋網(wǎng)與巖面空隙區(qū)域，向其中置入預(yù)制混凝土塊支墊，使得鋼筋網(wǎng)在噴層中達(dá)到完全居中狀態(tài)，所得保護(hù)層厚度不可低于50mm，并經(jīng)由電焊方式處理鋼筋網(wǎng)與錨桿端頭，提升其穩(wěn)定性。

（4）噴射作業(yè)。遵循由下至上原則針對受噴面展開施工，處理結(jié)構(gòu)接縫區(qū)域，不可出現(xiàn)漏噴現(xiàn)象。噴射施工需持續(xù)供料，要求工作風(fēng)壓足夠穩(wěn)定。若因特殊原因而中斷施工，安排人員將噴射機(jī)與料管內(nèi)殘留的混合料清理干凈。

3.3 鋼支撐架設(shè)工藝

（1）考慮到鋼支撐穩(wěn)定性要求，需在具體安裝位置預(yù)留0.15~0.2m 原地基，可在鋼支撐基腳處安裝槽鋼，以達(dá)到提升地基承載力效果。

（2）鋼支撐各處與垂面偏差均要控制在5cm 內(nèi)。

（3）為提升鋼支撐安裝精確性，開挖隧洞過程中需處理各連接板，該區(qū)域預(yù)留鋼支撐并與板凹槽連接；還應(yīng)注重拱腳與墻腳，為之增設(shè)鋼支撐槽鋼凹槽。

（4）遵循設(shè)計要求完成鋼支撐安裝作業(yè)，若鋼支撐與初噴層間隙超出正常范圍，需設(shè)置騎馬墊塊，提升鋼支撐與圍巖接觸緊密性，二者間距在50mm 以內(nèi)。

（5）出于提升鋼支撐穩(wěn)定性并預(yù)防巖石掉塊問題，在鋼支撐內(nèi)焊接鋼筋網(wǎng)以達(dá)到穩(wěn)固效果。

3.4 注漿小導(dǎo)管施工

（1）布孔：遵循小導(dǎo)管設(shè)計要求，以開挖斷面中心為基準(zhǔn)，做好布孔放樣工作，通過設(shè)置插釬的方式形成標(biāo)志。

（2）成孔：首先設(shè)置方向架，精確測定打孔方向與具體位置，基于YG40 鑿巖機(jī)展開施工作業(yè)。

（3）插管：設(shè)置小導(dǎo)管時必須與管孔方向一致，可通過液壓推進(jìn)器順利將其頂入，針對同一剖面，要求小導(dǎo)管尾端外露長度為30cm。

（4）封口：噴射混凝土施工并達(dá)到5~8cm 厚度，針對管圈與開挖周邊5m 的區(qū)域?qū)嵭蟹忾]措施。

（5）注漿：基于地質(zhì)勘察資料確定可行的注漿參數(shù)（重點考慮注漿用量與壓力、擴(kuò)散半徑），為施工選擇高品質(zhì)注漿材料與設(shè)備，提升人員配置合理性。

3.5 被動防護(hù)網(wǎng)施工

（1）基座安裝

基座基礎(chǔ)達(dá)到足夠平整狀態(tài)，頂面超出地面高度需穩(wěn)定在10cm 內(nèi)，下支撐繩最大程度貼合于地面。不同坡角的施工要求存在差異，若坡角≤45°，要求基座面呈足夠水平狀態(tài)；反之則適當(dāng)向外傾斜15°。經(jīng)勘測得知，施工區(qū)域為堅硬巖石層，此時施工條件良好，鋼柱基座面限制因素明顯減少，但需要控制基座面法向位置，與系統(tǒng)立面夾角控制在30°內(nèi)。

（2）鋼柱與拉錨繩安裝

借助上拉錨繩提升鋼柱穩(wěn)定性，基于拉錨繩可改變鋼柱方向，要求誤差在5°內(nèi)。利用繩卡固定拉錨繩，數(shù)量不可低于4 個，調(diào)節(jié)減壓環(huán)位置，與鋼柱頂控制在0.5~1m。

（3）支撐繩安裝

結(jié)束上述安裝作業(yè)外，再處理剩余區(qū)域支撐繩，同一位置的兩根支撐繩必須穿入掛座內(nèi)，經(jīng)由固定繩卡將繩放置在掛座外側(cè)，呈交錯布置方式。減壓環(huán)與鋼柱間距0.5m，部分情況下同一側(cè)存在兩個減壓環(huán)，彼此間距為0.3~0.5m。

（4）鋼絲繩網(wǎng)鋪掛與縫合

鋼絲繩網(wǎng)只允許聯(lián)結(jié)于支撐繩以及周邊網(wǎng)邊緣，不可出現(xiàn)與鋼柱聯(lián)結(jié)的情況。兩個并接繩之間，縫合繩與支撐繩纏為一體；并接繩卡與同側(cè)鋼柱之間依然遵循上述方法，但有所不同的是，此時纏繞對象為不設(shè)置減壓環(huán)的支撐繩。

4 結(jié)束語

現(xiàn)代化工程事業(yè)中，水工構(gòu)筑物占據(jù)較大比重，以水電站引水隧道最為典型，其對技術(shù)要求較高，施工中存在諸多安全隱患。因此工程應(yīng)立足于實際情況，確定合適的工藝方法，提升引水隧洞施工的可控性。