水利工程隧洞開挖施工關鍵技術與質量控制

孫亮

中國葛洲壩集團第一工程有限公司 湖北宜昌 443002

1 當前水利隧洞工程的概述

針對水利隧洞的施工而言，不同隧洞的輸水水流狀態差異很大，以這些水流狀態的差異為標準，可以將水利隧洞分為兩大類，第一是無壓隧洞，第二是有壓隧洞。無壓隧洞的特點是輸水水流具備自由表面，水流尚未徹底充滿。而有壓隧洞的特點是輸水水流不具備自由表面，但水流徹底充滿。水利隧洞的主要組成部分有：進口段，洞身，出口段。其中洞身的施工非常關鍵。受到施工環境不同的影響，洞身的樣式會產生一定的差異。所以，在水利隧洞的設計階段，就需要設計人員全部勘察、分析施工現場的地質情況、水文情況以及施工情況，確保設計出來的洞身與施工范疇的水文環境相協調。當前水利隧洞的進口段閘門的設置方式主要有三種：第一種豎井式設置方式，第二種斜坡式設置方式，第三種至塔式設置方式。一般情況下，有壓隧洞會優先選擇馬蹄形斷面的閘門設置方式以及圓形斷面的閘門設置方式。而無壓隧洞進口段的閘門設置方式主要是圓形設置方式、馬蹄形設置方式以及城門型設置方式[1]。

2 水利工程隧洞開挖施工的原則

近年來，基礎設施工程占有的地位不斷提升，水利工程隧洞開挖施工想要更好的解決問題，必須堅持在工作原則上積極的遵守，這樣才能對各項工作的開展提供更多的保障，從而促使每一項問題能夠在根源上得到解決。首先，水利工程隧洞開挖施工的方案擬訂要堅持結合項目自身的特點和標準來完成，一些老舊的思想和模式并不符合當下的要求，而且很容易造成較多的缺失和疏漏現象，甚至是造成嚴重的挑戰。在技術的應用過程中，需要觀察水利工程隧洞開挖施工的長遠發展以及區域規劃，包括可能出現的特殊情況影響，這些問題的應對和解決都會成為水利工程隧洞開挖施工的決定性組成部分[2]。

3 水利工程隧洞開挖施工關鍵技術與質量控制

某水利工程隧洞開挖之前對水利工程建筑物進行科學規劃，具體包括山前引水渠道、導洪堤、導洪渠、山后引水渠道、引水隧洞等。其中，引水隧洞作為此次施工重點，隧洞整體長度為390m，隧洞內外徑分別為4m、5m。隧洞施工沿線地質情況特殊，隧洞埋深為30-80m。

3.1 隧洞開挖

隧洞開挖是水利工程隧洞施工的初步工程，在開挖之前首先要設計好洞臉開挖坡比，按照施工圖紙，對比進出洞口實際米數，盡量做到兩側邊坡少挖。如果遇到極特殊情況，則可以選擇邊開挖、邊支護的手段。其次是注意隧洞橫斷面尺寸控制，要求隧洞的圓形斷面內徑不能超出2m，非圓形斷面寬度不能超出1．8m。隧洞施工期間，涉及挖掘機、鋼模臺、架鉆臺車等設備的應用，需要十分注意斷面尺寸，通過技術經濟分析的方式，準確設定好斷面。洞臉、洞口都要得到妥善鞏固，尤其是洞外施工期間，注意實際施工中的明洞、暗渠[3]。

3.2 石方施工技術

石方施工技術主要分為兩種，即石方明挖、石方洞挖。石方明挖針對隧洞坡邊輪廓線為主，選擇預裂爆破施工方法，利用手風鉆鉆孔設備，在需要爆破位置進行鉆孔，并且及時填裝火藥進行爆破。為了確保石方施工順利完成以及洞口邊坡等安全，施工單位規定必須應用7655型手風鉆。洞挖過程中，結合實際施工條件，及時制定全斷面開挖方案，以風鉆鉆孔以及軸流通風機及時完成排煙工作，同時還要做好土渣清理。具體石方施工技術步驟如下：測量放樣、鉆孔、裝藥、起爆、排煙、灑水、出渣、噴錨支護。爆破之前，注意結合地質情況，設計好爆破方案。尤其是爆破方位、項目規劃、爆破土方量等，并且提前進行試爆。爆破實驗主要為實際爆破工作做準備，幫助爆破施工確定具體位置以及主爆孔，利用掏槽區的設置，在其中間應用鉆機鉆孔，創造出臨空面，增強爆破效果。試驗爆破中，孔眼距離非常重要，炮孔的直徑要求為53mm，眼深為2．10m，確定數據以及位置，保證爆破更加精準，效果更加理想。

3.3 混凝土施工技術

水利工程隧洞施工，混凝土施工技術必不可少。第一，為了保證所使用的混凝土材料質量達標，嚴重在實際作業過程中私自變更混凝土的配比。在開始施工前需要開展試驗工作，對其誤差進行更嚴格把控。第二，需要盡量將運輸混凝土的時間縮短，避免離析等問題出現。如若混凝土由泌水、離析等情況出現，則需要將其廢棄處理，嚴禁再次使用。第三，在澆筑第一層基巖時要求將厚度約2-3cm的水泥砂漿層鋪設在澆筑面上，保證能夠良好黏結混凝土，切實避免出現脫落等問題。第四，需要嚴格把控混凝土坍落度在8-14cm范圍內。第五，在澆筑過程中需要安排特定的工作人員來監督與指導施工現場，澆筑完畢后需讓監理人員進行驗收。

3.4 鉆孔、灌漿

鉆孔灌漿施工技術，主要目的是為了進一步穩固隧洞，有效預防隧洞漏水。根據隧洞施工設計標準，以固結灌漿、回填灌漿結合的方式完成灌漿工作。頂拱回填灌漿分區段完成，區段距離為45m，回填管徑必須從位置較低的端口開始，依次從較高位置進入，最后到達頂孔。布置隧洞的灌漿孔，間隔距離為3m，回填灌漿孔間隔距離為50mm。鉆孔完畢進入到灌漿作業，灌漿壓力控制在0．20MPa，回填灌漿完畢進行固結灌漿，期間間隔時間為7-14d，固結灌漿孔依然是梅花型進行布置，先進行一序孔灌漿，再進行二序孔灌漿。

4 結語

總之，水利工程隧洞施工工序較多，并且隧洞結構復雜，所以施工難度非常大。特別是隧洞在施工之前，必須做好設計與準備工作，施工過程中注意施工技術應用細節的控制，施工結束后及時做好清理、檢查工作，從各個方面確保水利工程隧洞施工順利完成。