金橋水電站引水隧洞開挖及支護施工技術

張剛 王少華

摘 要：就社會經濟發展而言，水電站工程是非常重要的基礎設施，但是其的施工比較復雜，容易被很多因素所影響。對此，此文詳細分析了金橋水電站的引水隧洞開挖及支護施工技術。

關鍵詞：金橋水電站;引水隧洞;開挖支護;施工技術

一、工程概況

金橋水電站是西藏自治區“十二五”能源規劃重點項目，是易貢藏布干流上規劃的第5個梯級電站，位于西藏自治區那曲地區嘉黎縣境內，上距嘉黎縣100公里，下距忠玉鄉10公里，嘉（黎）—忠（玉）公路從首部樞紐及廠區通過，交通相對便利。

二、金橋水電站引水隧洞開挖

（一）進口漸變段和V類圍巖開挖方式

基于引水隧洞的開挖作業，進口處存在漸變段，由初期的方形逐步轉為圓形，即典型V類圍巖，施工中可優先開挖上半部，確保穩定后開挖下半部。洞內開挖時，遵循導洞→兩側→拱頂的基本流程，在結束上部開挖后隨即采取支護措施。完成隧洞上部支護作業且足夠穩定后，進入到后續施工環節，隧洞各環節施工都要遵循多循環、短進尺的基本原則。鉆孔作業中，為工程適配YT-28鑿巖機，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進尺以1m為宜。上半部拱部導洞開挖作業基于楔形掏槽方式展開，并于拱緣處光面爆破，針對兩側的爆破施工作業，優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]。

（二）IV類圍巖開挖方式

IV類圍巖不具備優良成洞條件，在實際施工中需充分考慮巖石露出問題，嚴格遵循上下臺階法施工，具體規劃為上臺階開挖高度4.5m，剩余區域均設置下臺階。上臺階鉆爆施工形成楔形掏槽，周邊區域基于光面爆破方式展開，下臺階為V型抽槽作業方式，遵循對稱起爆原則。以乳化炸藥為宜，若孔內存在積水，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一步綁扎。

三、支護施工程序

基于隧洞工期安排，洞室開挖施工以分層和全斷面方式分部位展開，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。

（一）錨桿施工技術要點

（1）鉆孔。基于全站儀設備做好支護部位的標識工作，以設計要求為準測放并標識孔位，鉆孔作業基于鑿巖臺車展開，結束施工后利用壓力風將孔內殘留雜質清理干凈，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，在指定區域完成加工作業后隨即運輸至施工現場，采用人工插桿方式;若錨桿長度達6m，需輔以簡易扒桿以保證插桿質量。（3）注漿。經由試驗得知，水泥：砂=1：1—1：2，同時應滿足水泥：水=1：0.38—1：0.45的要求。注漿過程中將PVC管深入孔內并與孔底保持50—100mm間距，在持續注入砂漿過程中勻速拔管，結束注漿后隨即插桿，同時在孔內加塞以達到錨桿居中效果。

（二）噴射混凝土施工

在展開噴射混凝土施工的時候，需要進行下面的準備工作。

（1）受噴面準備。深度清理受噴坡面，部分巖面雨水后易出現潮解現象，此時應使用壓力風清理干凈。做好該項工作后，于系統錨桿外側設置標記，由于部分受噴面未設置錨桿，需使用自插鋼筋加以標記，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。基于現場試驗的方式確定混合料配比，拌制過程中嚴格控制原材料質量與用量。（3）掛網施工。完成掛網錨桿施工，給予一段時間待砂漿強度滿足標準后，將鋼筋網放置在合理位置，處理鋼筋網與巖面空隙區域，向其中置入預制混凝土塊支墊，使得鋼筋網在噴層中達到完全居中狀態，所得保護層厚度不可低于50mm，并經由電焊方式處理鋼筋網與錨桿端頭，提升其穩定性。（4）噴射作業。遵循由下至上原則針對受噴面展開施工，處理結構接縫區域，不可出現漏噴現象。噴射施工需持續供料，要求工作風壓足夠穩定^[2]。

（三）鋼支撐架設工藝

隧洞內有一定洞段巖石破碎，巖體穩定性差，對施工造成一定制約，因此鋼支撐架設便是解決問題的方法之一。

（1）考慮到鋼支撐穩定性要求，需在具體安裝位置預留0.15—0.2m原地基，可在鋼支撐基腳處安裝槽鋼，以達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。（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，該區域預留鋼支撐并與板凹槽連接;還應注重拱腳與墻腳，為之增設鋼支撐槽鋼凹槽。（4）遵循設計要求完成鋼支撐安裝作業，若鋼支撐與初噴層間隙超出正常范圍，需設置騎馬墊塊，提升鋼支撐與圍巖接觸緊密性，二者間距在50mm以內。（5）出于提升鋼支撐穩定性并預防巖石掉塊問題，在鋼支撐內焊接鋼筋網以達到穩固效果。

（四）注漿小導管施工

結合工程實際，引水隧洞內注漿小導管的施工流程為：布孔—成孔—插管—封口—注漿。具體如下：

（1）布孔：遵循小導管設計要求，以開挖斷面中心為基準，做好布孔放樣工作，通過設置插釬的方式形成標志。（2）成孔：首先設置方向架，精確測定打孔方向與具體位置，基于YG40鑿巖機展開施工作業。（3）插管：設置小導管時必須與管孔方向一致，可通過液壓推進器順利將其頂入，針對同一剖面，要求小導管尾端外露長度為30cm。（4）封口：噴射混凝土施工并達到5—8cm厚度，針對管圈與開挖周邊5m的區域實行封閉措施。（5）注漿：基于地質勘察資料確定可行的注漿參數（重點考慮注漿用量與壓力、擴散半徑），為施工選擇高品質注漿材料與設備，提升人員配置合理性。

（五）被動防護網施工

引水隧洞1#-3#施工支洞洞口上方為防止落石，保證施工安全，布設了被動防護網，其相應施工方法如下。

（1）基座安裝達到足夠平整狀態，頂面超出地面高度需穩定在10cm內，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;反之則適當向外傾斜15°。經勘測得知，施工區域為堅硬巖石層，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，與系統立面夾角控制在30°內。（2）鋼柱與拉錨繩安裝借助上拉錨繩提升鋼柱穩定性，基于拉錨繩可改變鋼柱方向，要求誤差在5°內。利用繩卡固定拉錨繩，數量不可低于4個，調節減壓環位置，與鋼柱頂控制在0.5—1m。（3）支撐繩安裝結束上述安裝作業外，再處理剩余區域支撐繩，同一位置的兩根支撐繩必須穿入掛座內，經由固定繩卡將繩放置在掛座外側，呈交錯布置方式。減壓環與鋼柱間距0.5m，部分情況下同一側存在兩個減壓環，彼此間距為0.3—0.5m。（4）鋼絲繩網鋪掛與縫合鋼絲繩網只允許聯結于支撐繩以及周邊網邊緣，不可出現與鋼柱聯結的情況。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置減壓環的支撐繩。

四、結語

綜上所述，現代化工程事業中，水工構筑物占據較大比重，以金橋水電站引水隧洞最為典型，其對技術要求較高，施工中存在諸多安全隱患。因此工程應立足于實際情況，確定合適的工藝方法，以提升引水隧洞施工的可控性。

參考文獻：

[1]姚愛軍，王玉峰，陳濤.水電站引水隧洞開挖及支護的施工技術[J].數碼設計，2017，6（11）：94.

[2]姚文智，黃光洪.分析金橋水電站引水隧洞豎井開挖施工[J].低碳世界，2017（21）：21-22.