淺談引水隧洞初期支護施工工藝

張 刻

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅蘭州730030）

水電工程引水隧洞施工中，由于開挖路線較長，整個工程量較大，開挖洞徑較大，在實際施工中會由于不良地質因素，造成涌泥、涌水或是坍塌等問題，不利于后期施工的開展。對此，在引水隧洞開挖后要做初期支護處理，保證引水隧洞的穩定性，進而提高工程質量，避免不必要的安全事故。要重視并加強初期支護工序控制，根據地質情況和工程需要，設計穩定性強的初期支護施工方案，優化初期支護施工工藝，進而保證引水隧洞工程的綜合效益。

1 工程概況

本工程為某水電站引水工程為例，取水口位于湯珠河下游附近，總長8995.652m，有4個引水支洞，隧洞斷面是城門洞型，通過對現場圍巖類型的分析，開挖尺寸設定為寬3.4m×高3.8m。在前期分析中，發現該隧洞地下水位高于洞頂120m，為了防止施工中的涌水問題，在初期支護分析中，以0.6倍折減系數外水壓力為前提，設計初期支護方案。

2 引水隧洞開挖

2.1 準備工作

在引水隧洞開挖中，先要做好開挖準備工作，根據工程特點，采用旋轉鉆爆法無軌運輸施工方案，實現掘進、支護、砼襯砌為一體的機械化施工作業，并采用光面爆破的方法，邊挖邊護，做好施工監控量測與地質報告，及時了解圍巖變形情況，調整支護參數，進而提高施工質量。

2.2 測量放線

在施工測量中，每隔20米設置1個中心樁和水準基點，在排炮鉆孔前，根據隧洞斷面尺寸開展施工放樣工作，用紅鉛標注輪廓線，并根據鉆爆設計圖進行炮孔的布設，以兩側邊墻和拱頂水平線為開挖依據。采用施工導線和復合導線進行施工測量控制。在開挖面推進時，按照放樣指導中心線，每隔20米設置1個砼固定樁，在隧道掘進至300m時，對隧洞方向進行檢查，保證符合設計要求，運用邊長200m高精度附合導線，輔助施工導線開展閉合測量，實現施工測量控制。

2.3 鉆孔

本引水隧洞工程前期分析中，多為Ⅲ類、Ⅳ類圍巖，具有較高的巖石完整性，可以選擇全斷面一次爆破開挖成型的方式，根據爆破后的情況實施錨噴支護。施工中選擇2.5m長鉆桿進行鉆孔，鉆孔深度為2.3m，每排炮進尺設置2m，每天2個循環，進尺4m，估計每月進尺100m。在本工程標段中，Ⅳ類和Ⅴ類圍巖出現表淺部圍巖、紫馬溝地段，若選擇全斷面開挖法，要按照“短進尺、弱爆破”的原則；針對結構穩定性弱或是成洞困難地段，要選擇上下斷面施工法，先開展上半斷面開挖，做好支護后開展下半斷面開挖，這類圍巖平均鉆孔為1.5m，每排炮進尺為1.2m，每天完成2個循環，每月計劃進尺70m。

2.4 爆破

本工程選擇全斷面光面爆破法，針對Ⅲ類圍巖以全斷面預留光爆破層光面爆破法為主，而Ⅳ類和Ⅴ類圍巖選擇“短進尺、弱爆破”的全斷面爆破法，特殊地段選擇上下斷面短臺階法，其中上斷面和下斷面預留3m。根據巖石強度進行不同爆速炸藥的選擇，針對有水地段選擇乳化炸藥，其他選擇2號巖石硝銨炸藥，配以毫秒雷管和塑料導爆管。在炮眼布置上，按照開挖斷面大小，以楔形掏槽為主，Ⅲ類、Ⅳ類圍巖地段鉆深2.3m，Ⅴ類圍巖破碎地段鉆深1.7m，光爆和孔距設為40cm。在裝藥中，掏槽孔和掘進孔選擇耦合裝藥方式，而周邊空則選擇不耦合裝藥方式，將小直徑炸藥間隔綁扎，炮眼直徑是40mm，破碎地段選擇雙傳爆線。

3 出渣

3.1 通風降塵

在出渣處理中，施工人員要使用風水混合型水幕降塵器進行通風降塵，在隧洞口附近設置風水混合型水幕降塵器，通過該降塵器促進水的完全霧化，使得爆破中的粉塵迅速降塵，提高粉塵沉降速度。施工人員將該水幕降塵器布設在邊拱位置，在爆破前10min將水幕開關打開，爆破20min后關閉開關，主要促進1～3μm粒徑粉塵的沉降，爆破后即可開啟壓風機、射流風機輔助通風降塵，以達到較好的降塵效果。

3.2 出渣運輸

本工程使用裝載機進行裝渣，并通過自卸汽車進行出渣運輸，隧洞內每隔100米布設1個錯車道，便于出渣運輸。在運輸過程中，組建專門的道路維修隊伍，根據實際情況調整和維護隧洞內外道路，保證運輸道路良好，提高出渣運輸效率。同時，要合理安排運輸車輛的調度工作，提高車輛利用率和周轉率，保證洞內照明系統良好運行，安排專人定期檢查照明系統，一旦發現破損立即更換和處理，進而提高出渣運輸效率。

4 初期支護

4.1 錨桿

針對完整圍巖地段，在掘進過程中，在進尺段圍巖位置施打隨機錨桿，并設置系統錨桿，施工工序為“定位—鉆孔—清孔—填塞錨桿劑—插入錨桿”，嚴格檢查錨桿長度、角度和深度，滿足工程標準。在隨機錨桿施工中，施工人員要檢查圍巖結構與結構面清孔，合理布設孔位，使用錨固劑進行錨桿錨固，鉆孔內要全部填滿錨固劑，進而保證錨桿施工效果。

4.2 鋼筋

在洞口內進行鋼筋加工制作，并運輸到洞內進行現場綁扎，提高作業效率，保證支護效果。

4.3 掛網

根據設計標準進行鋼筋網加工，以受噴面起伏情況為標準進行鋪設，把鋼筋網與錨桿共同固定住，鋼筋交叉點和雙面受力鋼筋要通過鐵絲進行捆綁、扎牢，并通過雙面焊接法進行鋼筋接頭焊接。針對焊接困難的位置，使用單面焊接法，將鋼筋網、受噴面間的距離設為3cm。

4.4 噴砼

選擇42.5普通硅酸鹽水泥，配以5～15mm粒徑的碎石，根據配合比進行砼水泥拌合，檢查拌合料的均勻性。在噴砼前，施工人員要掌握隧道斷面尺寸，及時處理欠挖部分開裂或是破碎的碎巖，及時清除墻角虛渣，通過高壓風或是水進行沖洗和處理巖面。在實際噴砼過程中，施工人員要先注水，再送風，最后上料，結合受噴面與拌合物情況進行注水量的增減，自上而下開展噴射作業，直到受噴面易粘著、呈濕油光澤為止。在噴射砼凝結2h后，施工人員要實施噴水養護作業，養護時間設為14d。養護完成后，施工人員要對噴射砼進行強度檢查，通過噴砼特制模型開展抗壓試件檢查，進而保證噴砼的抗壓強度符合工程設計要求。

5 結束語

在引水隧洞施工中，要對隧洞開挖、出渣、初期支護等工序進行嚴格控制，加強施工現場管理，做好前期的準備工作，優化施工設計方案，不斷提高初期支護工藝水平。