水利工程隧洞施工中遇到的問題處理方法

侯曉斌

中國水利水電第三工程局有限公司 陜西 西安 710000

引言

水利工程的建設施工能夠實現對地表水以及地下水的有效調控，通過高效控制水流，實現防止洪澇災害、滿足區域用水需求的目的。因此，水利工程建設對促進我國現代化發展、提高國民生活質量有著重要的實際意義[1]。但目前為止，引水隧洞施工仍是我國水利工程建設的重難點，為保障隧洞施工中出現的問題得到及時有效的解決，相關工作人員應進一步強化對工程問題的深入了解。

一、工程概況

某省水庫工程為Ⅳ等小（1）型水利工程，水庫壩址徑流由壩址以上引水壩引水徑流與天然徑流共同組成，水庫壩址以上多年平均徑流量136.00萬m3，集雨面積約為4.65km2，為滿足受水區年需水量需適當引水對庫內水量進行補充，采取明渠+隧洞的引水方式從引水壩引水至水庫。引水隧洞總長約為1563.2m，采用馬蹄形斷面開挖，位于河道左岸，直徑為4.7m。隧洞沿線存在著大面積植被稀疏基巖裸露區域，地質勘探結果顯示該隧洞施工位置底部存在溶洞。

二、隧洞地質條件及結構設計

（一）隧洞施工環境地質條件

0+000～0+070隧洞進口段位置，切割深度為28～36m。基巖裸露區域為C1w：肉灰、灰白色生物碎屑灰巖，白云質灰巖夾鮞狀灰巖、硅藻巖。巖層為逆向坡，產狀為 281°∠15°，自然邊坡穩定。0+000～0+070進口段為Ⅴ類圍巖，存在巖體風化問題，埋深淺、溶蝕破碎、風化裂隙嚴重，水利工程隧洞施工中應準備排水并加強襯砌。

0+070～0+210隧洞洞身段位置，基巖裸露區域為C1w：肉灰、灰白色生物碎屑灰巖，白云質灰巖夾鮞狀灰巖、硅藻巖。隧洞與巖層走向偏坡較大并低于地下水位，巖層產狀為281°～303∠20°。0+070～0+210隧洞洞身段為Ⅳ類圍巖，巖體層狀結構較薄，埋深淺、溶蝕破碎、風化裂隙嚴重，穩定性較差，水利工程隧洞施工中應準備排水并加強襯砌。

0+070～0+380隧洞出口段位置，切割深度為16～34m，基巖裸露區域為P1L：淺灰色頁巖、淺灰色泥質粉砂巖、淺棕色粗粒石英砂巖；C1w：肉灰、灰白色生物碎屑灰巖，白云質灰巖夾鮞狀灰巖、硅藻巖[2]。

（二）隧洞具體結構設計

引水隧洞整體呈直線布置，全長1563.2m，方位角N56.84°W。該引水隧洞引水流量較小，渠道過水斷面較大程度小于隧洞最小施工斷面為2.58m2，在隧洞設計過程中無需考慮減小隧洞斷面尺寸。0+070～0+210隧洞洞身段Ⅳ類圍巖，一期開挖采用掛網+鋼支撐+混凝土加固，二期采用C20鋼筋混凝土襯砌（厚度為35cm）；0+000～0+070隧洞進口段Ⅴ類圍巖，一期開挖采用掛網+鋼支撐+混凝土加固，二期采用采用C20鋼筋混凝土襯砌（厚度為40cm）。

該隧洞與巖層走向偏坡較大并低于地下水位，存在巖體風化問題，埋深淺、溶蝕破碎、風化裂隙嚴重、巖體層狀結構較薄，穩定性較差。為有效避免工程施工中出現涌泥、涌水現象致使施工作業難以開展，甚至延長施工周期，工程設計階段做好了相應的排水及襯砌準備[3]，其局部工程量如下表所示。

表一 隧洞施工局部工程量

三、隧洞施工中常見的問題及相應的處理方法

（一）水利工程溶洞施工的處理方法

底板無水溶洞水利工程隧洞施工：當溶洞深度及軸線方向溶洞直徑均不超過2m時，施工人員應及時清除充填物進行洞渣回填；當軸線方向溶洞寬度超過2m、深度低于2m時，進行洞渣回并加強隧洞縱向配筋；當溶洞深度及軸線方向溶洞寬度均大于2m時，應全面把控溶洞發育情況進行施工作業[4]。

底板有水溶洞水利工程隧道施工：溶洞寬度低于隧洞寬度時，采用預埋涵管的方式對原有排水通道進行連通；溶洞寬度大于隧洞寬度時，采用設置鋼筋混凝土蓋板的方式對原有排水通道進行保留。

（二）水利工程隧洞涌水問題處理方法

隧洞涌水問題的處理主要遵循“以排為主，堵排結合”的原則，根據施工的實際情況選擇超前鉆孔泄壓及超前注漿封堵、超前地質預報等措施進行綜合防治處理[5]。該工程隧洞施工所處地質環境構造復雜，水壓力高、涌水量大，突水地質災害嚴重，在處理地下水時，采用“先探后掘”的處理方案。除此之外，在施工過程中還應根據具體情況進行相應處理：水量小、點多的洞段，設置分段集水坑并利用水泵進行排水；底部圍巖為軟巖的洞段及遇水易軟化洞段，應進行排水溝硬化處理；滲水、涌水量較小的洞段進行超前小導管封堵，灌漿孔深小于5m，核心部位置于隧洞拱部；工程建設施工前對涌水量大的洞段進行預測并對其采取超前封閉及泄壓處理，水利工程建設施工得以順利開展。

結束語

本次水利工程隧洞施工中，相關工作人員對溶洞施工、隧洞涌水等問題采取有效措施進行了及時處理。經過相關部門檢定，水利工程隧洞施工工程質量達標，工藝水平符合相關規定，可以為類似工程提供有效參考。