水利工程中的引水隧洞施工技術研究
——以太子河干流某水庫工程為例

高 月

(遼寧省湯河水庫管理局有限責任公司，遼寧 遼陽 111000)

近年來，地下工程開發和地下空間利用逐漸引起社會各界的高度重視，將隧洞工程建于礦山資源、水利水電、交通等領域的案例不斷增多，由于復雜的地質環境，非常有必要深入研究隧洞施工技術。引水隧洞屬于組成水利工程的重要部分，其施工質量在很大程度上決定了工程的安全性及其投資效益，因此必須有效總結重點施工技術，積極引進新型技術以保證工程整體質量。此外，如何在設施、氣候、地質等外部因素的作用下實現隧洞的安全、高效的建設，這是引水隧洞施工技術的難點以及保證水利項目正常運行的基本條件[1-5]。

1 引水隧洞施工技術

1.1 開鑿技術

目前，比較常用的引水隧洞開鑿技術有全面開鑿法、導洞室開鑿法，應在綜合分析斷面面積大小、隧洞圍巖、機械設備及地質條件等因素的情況下，合理選擇開鑿方式，并為后續隧洞施工提供技術保障[6-7]。其中，全面開鑿法比較適用于地質圍巖堅硬的一次斷面爆破隧洞，貫通整個隧洞后應考慮施工要求進行支護施工，在引水隧洞開鑿中利用該方法可以加快施工進度，有利于隧洞施工范圍的拓寬；導洞室開鑿法是先對圍巖斷面導洞，然后結合形狀設計有關要求以及隧洞施工大小開鑿隧洞，該方法能夠有效降低排水施工難度以及全面了解隧洞內的地質情況。隧洞開鑿后應結合施工設計要求，按自上而下的次序沿邊坡防線支護、開鑿洞口，在開鑿洞口時若出現開裂或滑動的情況，為保證邊坡穩定性可以采用放緩坡度的方法；此外，要嚴格按照要求使用土釘支護洞面，并保證土釘傾斜角度處于5°～25°、水泥漿強度不低于25 MPa。

1.2 排水技術

一般地，在施工之前要組織開展隧洞頂部、輔助坑口、洞口的地面排水作業，以防出現地表水沖刷或下滲的情況。施工過程中要及時分析出水量、出水位置和水質等因素，準確的記錄分析結果并為排水施工提供數據支持。此外，對滲水較多的隧洞口或輔助坑口，要及時組織排出地表積水，針對自下至上或自上至下的工作面，可采取抽水處理或順坡排水的方法。

1.3 錨桿技術

在完成開鑿作業的基礎上，應按照噴-錨-噴的支護流程開展錨桿支護施工，噴射混凝土與錨桿操作之間的時間間隔不得少于3 h，并保證噴射厚度不低于4.5 mm；控制錨桿孔徑要大于桿體直徑1.5 cm以及不同圍巖的鉆孔距離位置偏差不超過14.5 cm，鉆孔深度約為5 cm；保持孔底部距離插入的灌漿管5～10 cm，灌入砂漿后從孔中均勻拉出灌漿管并快速插入桿體，若孔口未冒出砂漿應將桿體拔除并再次灌漿，直至孔口冒出砂漿停止灌漿。

1.4 混凝土噴射技術

根據防滲漏級別、回彈值限值標準、現場養護與維修條件、施工實際需求、噴射混凝土強度標準等因素，合理選擇噴射方式。一般地，噴射混凝土應符合以下技術要求：碎石粒徑<1.6 cm；粗砂和硅酸鹽水泥細度值≥2.5；堿性速凝劑選擇時應避免使用含活性二氧化硅的石料；拌合水不得選用pH<4的酸性水和污水；依據規范技術要求，經多次試驗驗證合理確定噴射混凝土配比。

1.5 襯砌技術

工程中，反映圍巖穩定性的重要參數是隧洞周邊的位移值，應按以下有關要求開展襯砌施工：其一，水工隧洞支護表面未形成裂縫和四周位移減慢，隧洞的標高、斷面尺寸、中線等復核設計要求；其二，脫模操作時的混凝土強度不得低于5.0 MPa。

1.6 回填注漿技術

在完成兩次襯砌作業的基礎上開展注漿試驗，獲取隧洞頂部有關注漿參數，并結合注漿參數值進行回填注漿施工。通過分析現場注漿試驗合理確定注漿壓力，同時保證低壓條件下進行土洞鋼筋混凝土的注漿作業，維持巖洞襯砌的注漿壓力在0.25～5.0 MPa之間。

1.7 塌方預防與處理

塌方預防與處理施工技術涉及的內容如下：其一，為了排除因位置、地質因素所引起的塌方，隧洞施工前應開展現場勘測，隧洞施工過程中要盡量避開溶洞、軟弱易碎圍巖、斷層等不適合開鑿的地層，嚴格要求利用專業的技術開展施工作業；其二，加大檢查力度，特別是對極易產生塌方的位置要加強檢查。若隧洞施工時出現塌方現象要先保護作業人員的人身安全，及時采取加固措施對塌方位置進行處理，以防發生二次塌方的現象，然后勘察周圍與塌方位置，明確引起塌方的原因并制定行之有效的解決方案。

2 研究區隧洞施工技術應用

2.1 工程概況

以太子河干流某水庫工程為例，總庫容21.68億 m3，控制范圍2 795 km2，以1 000 a一遇洪水設計，10 000 a一遇洪水校核，樞紐工程為一等，并與下游水庫形成太子河干流梯級開發，該水庫承擔著城市供水、防洪排澇、水力發電、農田灌溉、水產養殖等任務。結合現場踏勘及施工總平面布置圖，工程擬布置三塊施工場地(A、B、C)，布設于支洞洞口、隧洞出口和隧洞進口周邊的空地處，混凝土拌合系統、加工廠及倉庫主要布置于A、B、C生產區。

2.2 施工總平面布置

布置的臨時設施有風水電、通訊系統、場內施工道路、停車場、機械修理廠、鋼筋加工廠、模板加工廠、生活及辦公用房等。遵循便于施工管理的原則，在現場搭建活動板房作為生活及項目經理部辦公用房，利用活動板房的形式搭建工人生活住房；在不影響施工的條件下施工機械靠邊停放于施工孔底、堤頂處，現場不設停車場。

2.3 施工現場管理

充分考慮現場實際情況，科學合理的設置隧洞布局方案，切實提高工程改造效率和水域資源規劃，最大程度的降低傳統管理模式產生的影響。工程管理模式堅持“質量為先、以人為本”的原則，其中保證施工質量的關鍵就是貫徹落實引水隧洞施工技術。對現有管理體制及時做好優化調整，考慮管理制、監督制、責任制等特點逐項落實技術管理體系，這是體現發展目標、項目規劃的重點以及加快施工改造效率的關鍵。同時，要貫徹執行安全管理制度，避免重傷、因工死亡等事故發生，控制無洪災、火災、重大機械設備事故的發生和年工傷率不超過0.5‰。

2.4 分項工程施工方案

2.4.1 導流方案

隧道工程、進水渠、應急抗旱泵站等建筑物易受水位的影響，所以汛期施工時要填筑擋水圍堰，對進出隧洞發揮擋水功能。在枯水期安排進水渠、應急抗旱泵站的施工，將擋水圍堰填筑于泵站進口處，以發揮擋水作用。結合現場實際情況和設計要求，可不設置導流工程，采用72 kW推土機、10 t自卸運輸汽車、1 m3反鏟挖掘機等設備完成圍堰填筑施工。

2.4.2 土方開挖方案

采用以人工為輔、機械為主的土方開挖方式，所應用到的機械有60 kW碾壓推土機、10 t自卸運輸汽車和1 m3挖掘機，人工開挖時用膠輪車運輸土料。針對施工現場出現異常的情況，及時組織專業人員檢查處理以防運行后出現安全隱患，保證隧洞結構的整體穩定。

2.4.3 石方開挖方案

(1)隧洞石方開挖：一般采用新奧法開挖隧洞，以全斷面鉆爆的開挖方式，主要工藝包括乳化炸藥爆破、電雷管引爆、人工裝藥連接、直眼掏槽、手風鉆鉆孔等，出渣和運渣車輛為扒渣機、5 t農用車。

(2)石方明挖。石方開挖用8 t自卸汽車運渣，1 m3挖機直接挖樁或轉載機配合裝車、72 kW推土機集喳，以淺孔小型松動爆破、YT28手風鉆造孔的方式為主；針對商鼎難度大、地形突兀的位置，采用下部裝載機裝車、上部挖掘機甩喳或者推土機集料的作業方式。

(3)土方填筑施工：充分利用建筑垃圾進行土方回填施工，相關機械有HW60蛙式打夯機、60 kW平料推土機和10 t自卸運輸汽車等；采用人工安裝、人工轉運入倉、10 t自卸運輸汽車、鋼筋加工廠制作等方式進行鋼筋加工；異型部位用竹膠模板、木模板，其它部位則以組合鋼膜為主；在出口、支洞、進口附近分別設置3個混凝土拌合區，混凝土現場攪拌機型號為JS500型。

2.4.4 隧洞工程

混凝土水平運輸方式為3 m3砼運輸車，采用地泵實現泵的入倉。按照人工平倉、1.1 kW插入式振搗器振搗、溜槽垂直運輸、5 t農用車水平運輸的方式進行應急抗旱泵站施工，采用人工平常、1.1 kW插入式振搗器振搗、砼地泵入倉、3 m3砼運輸車水平運輸的方式完成進水口及出口箱涵、消力池的施工，以人工手推車入倉、5 t農用車水平運輸的方式實現河道工程及出口明確的施工。

2.4.5 灌漿工程

(1)回填灌漿。灌漿管位置應符合設計要求，合理采用BW250/50灌漿泵、YT-28人工手風鉆機和鉆孔臺車作業平臺，以填壓式灌注法進行回填灌漿作業。

(2)固結灌漿。回填灌漿完成7 d后，采用YG50型導軌式分動鉆機和鉆孔臺車作業平臺按設計方向、已標好的灌漿管位置，鉆孔至設計深度，用高速攪拌槽及BW250/50型灌漿泵進行固結灌漿施工。

2.4.6 砌石工程

采用10 t自卸運輸車輛將漿砌石石料輸送至倉面周邊，并利用人工的方式轉運至砌筑面；然后用0.25 m3拌合機拌合漿砌石砂漿，人工轉運并采用人工鋪漿法砌筑，用匹數桿岸一順一丁擠漿法砌筑磚砌體。

2.4.7 混凝土道路工程

以1 m3反鏟挖掘機與人工配合的攤鋪方式進行碎石墊層施工，首先利用自卸汽車將碎石墊層運輸至工作面，然后用人工與挖掘機配合的方式攤鋪。采用槽鋼模板和自拌混凝土澆筑路面砼，人工鋪灘、人工收面，所應用到的機械有1.1 kW插入式振搗器和3 m3混凝土運輸車。

3 施工質量保證措施

3.1 組織管理

充分考慮財力、物力、人力等要素做好引水隧洞施工管理各項工作，全面落實各項管理制度，并提出行之有效的管控方案，保證引水隧洞的質量驗收合格。在接到中標通知書后應立即組織項目領導班子，抽調行政、經濟、工程技術等專業人員組建項目經理部，選派經驗豐富的高級管理人員負責現場各方面工作。

3.2 技術管理

規范化、標準化現場施工流程，嚴格按照技術標準保證引水隧洞施工效率，為充分發揮工程可利用價值和水資源調度的最優化提供技術保障。結合現場情況，對分項施工方案和施工組織設計進行認真的編制，應充分考慮現場條件制定施工計劃表，對計劃的落實情況進行定期的檢查，發現問題時及時分析原因、上報，并制定有效的解決方案，以防出現結構病害并對引水隧洞造成安全隱患。

4 結語

總體而言，在水利工程建設時應高度重視引水隧洞施工技術，施工單位及有關部門要充分認識施工技術的重要作用，貫徹執行施工方案和技術標準，保證引水隧洞施工的有序開展，進一步加大施工技術創新以促進水利事業及國民經濟的快速發展。