水利工程隧洞開挖施工技術(shù)

劉雪山 中國水利水電第一工程局有限公司

近年來，國家對水利事業(yè)的發(fā)展越發(fā)重視，每年都提供了巨大的資金和政策支持。在各種水利工程項目實施中，因為工程現(xiàn)場的環(huán)境相對復雜，導致隧洞開挖存在各種安全風險，時常面臨各種突發(fā)問題。為克服隧洞開挖施工過程中的各種技術(shù)限制，工程企業(yè)在參與隧洞開挖作業(yè)時，應結(jié)合現(xiàn)場的水文地質(zhì)等基本情況，綜合考慮多方面的因素，制定可行的技術(shù)體系，充分發(fā)揮各種施工技術(shù)的優(yōu)勢。

1.水利工程隧洞開挖施工關(guān)鍵技術(shù)

1.1 隧洞開挖

水利工程的隧洞作業(yè)中，開挖是首要的也是最為關(guān)鍵的施工環(huán)節(jié)，在正式的開挖作業(yè)之前，為保障開挖施工與整體的施工目標的一致性，設計人員應做好洞臉開挖坡比的確定，依據(jù)施工圖紙，對比進出洞口實際米數(shù)，通過這些參數(shù)的科學設計來控制兩側(cè)邊坡的開挖作用量。一旦施工現(xiàn)場存在特殊情況，應采取邊開挖邊支護的方式。隧洞開挖中的橫斷面尺寸控制也尤為重要。在水利工程隧洞開挖作業(yè)中，應結(jié)合相應的施工標準，確保隧洞圓形斷面的內(nèi)徑不超過2m，非圓形斷面寬度應在1.8m以內(nèi)。隧洞施工作業(yè)中需使用很多的機械設備來完成，比如挖掘機、鋼模臺等，這些設備都非常關(guān)鍵，這就使得斷面尺寸的控制尤為關(guān)鍵，經(jīng)由經(jīng)濟性和技術(shù)性等多方面對比，必須保障斷面設計的科學性。無論是洞臉還是洞口，都應該加強相應的處理，洞外施工作業(yè)中，應將關(guān)注的重點放在明洞和暗渠的建設上。

1.2 石方施工技術(shù)

石方技術(shù)是隧洞開挖中最為常見的技術(shù)，結(jié)合不同的技術(shù)應用，又可細分為石方明挖技術(shù)和石方洞挖技術(shù)。如果采用石方明挖技術(shù)，應以隧洞坡邊輪廓線作為基礎，利用預裂爆破方法，借助手風鉆鉆孔設備，在設計的爆破位置上開展鉆孔作業(yè)，填裝一定的炸藥保障爆破效果。但因為爆破施工可能存在一定的安全風險，故采取相應的措施來保障石方作業(yè)的高效完成，提高洞口邊坡的安全性。洞挖作業(yè)實施應以工程現(xiàn)場的實際情況作為參考，制定全斷面開挖方案并做好方案細節(jié)的優(yōu)化，利用風鉆鉆孔、軸流通風機來完成排煙處。石方開挖依次包含了測量放樣、鉆孔、裝藥、起爆、排煙、灑水、出渣、噴錨支護的施工流程，因為爆破施工方式的特殊性，在實施爆破之前，尤其要結(jié)合現(xiàn)場的地質(zhì)情況，對爆破參數(shù)加以適當調(diào)整，保障爆破方案的合理性，提前試爆來檢驗爆破效果。試驗爆破中，孔眼距離的確定尤為重要。

1.3 混凝土施工技術(shù)

混凝土施工同樣是隧洞開挖中必不可少的技術(shù)，以某水利工程隧洞開挖為研究對象，采用的是C25混凝土，為達到施工的質(zhì)量要求，工程人員應嚴格遵守相應的質(zhì)量管理要點，現(xiàn)場施工人員要加強對混凝土溫度變化的觀測，做好混凝土的溫度控制。因為隧洞的受力特點相對復雜，混凝土施工作業(yè)中經(jīng)由隧洞垂直施工縫的科學設置，就可以從底部、邊墻等不同位置來提高混凝土施工的有序性。針對隧洞分縫位置，為使混凝土的澆筑質(zhì)量達標，分塊距離應達到12m以上。對于結(jié)構(gòu)縫隙要求較高的隧洞施工作業(yè)，應結(jié)合現(xiàn)場情況來進行分縫位置的進一步優(yōu)化。嵌縫選用瀝青杉板，在正式的施工作業(yè)開始之前，安排專業(yè)人員對邊縫實施鑿毛處理，科學進行鋼筋布設，并保障鋼筋插入的及時性。為使得隧洞施工能夠取得良好的施工效果，鋼筋應呈梅花型布設，每1m2至少要布設6根鋼筋，在鋼筋布設結(jié)束且符合了相應的施工要求后，在相應位置布設止水帶。

1.4 鉆孔、灌漿

水利工程隧洞開挖中的鉆孔、灌漿作業(yè)實施，可以有效實現(xiàn)對隧洞結(jié)構(gòu)的加固，規(guī)范化的鉆孔灌漿作業(yè)，對隧洞漏水問題起到了良好的抑制。根據(jù)當下我國水利工程隧洞施工建設標準，灌漿作業(yè)實施時可以將固結(jié)灌漿和回填灌漿的方式有效結(jié)合起來，保障灌漿質(zhì)量和效果。拱頂回填灌漿作業(yè)應分區(qū)分段開展，每個區(qū)段都應保持45m的距離，回填管徑應從位置較低的端口開始，隨后再從高位置進入，最后到達頂孔。隧洞灌漿孔的布置中，孔與孔之間的距離保持在3m左右，而回填灌漿孔間隔為50mm。在鉆孔作業(yè)完全結(jié)束且鉆孔質(zhì)量達標后方可進入灌漿作業(yè)環(huán)節(jié)，在灌漿作業(yè)進行時，將灌漿壓力控制在0.2MPa左右，回填灌漿作業(yè)結(jié)束后開始固結(jié)灌漿，但固結(jié)灌漿和回填灌漿應保持7～14d的時間間隔。

2.隧洞臨時支護技術(shù)

2.1 超前錨桿施工

正式的爆破作業(yè)實施之前，如果爆破威力過大，可能會引起隧洞結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的問題，所以隧洞開挖施工中的支護施工也尤為重要。正式的爆破作業(yè)實施之前，專業(yè)施工人員應結(jié)合隧洞支護施工的基本要求，將超前錨桿打入到開挖前方的穩(wěn)定巖層中，末端支承在拱部圍巖內(nèi)，通過這一施工處理來給超前錨桿提供相應的支點，形成徑向懸臂錨桿。當然，末端支承同樣可以處于作為支護的結(jié)構(gòu)錨桿上，經(jīng)由這一設計方式，使得在隧洞開挖作業(yè)過程中，能夠?qū)㈤_挖進尺范圍控制在合理的標準內(nèi)，起到一定的圍巖加固作業(yè)，即使在爆破發(fā)生的同時，該支護結(jié)構(gòu)也可以對圍巖起到重要的約束作用，避免松弛坍塌事故的出現(xiàn)，為后續(xù)的大斷面開挖和噴錨支護提供便捷。因為在超前錨桿支護施工過程中，超前錨桿與懸吊錨桿的外露端不會出現(xiàn)直接相交的情況，因此，需利用特定型號的橫向短鋼筋將其焊接于鄰近的懸吊錨桿上，隨后再焊接于超前錨桿的末端。

2.2 鋼支撐施工

隧洞開挖支護作業(yè)進行時，鋼支撐同樣是有效的支護方式，在隧洞開挖施工階段，專業(yè)施工人員應以工字鋼制作半徑作為依據(jù)，制作對應的模具。在專有模具的制作過程中，重點是要對內(nèi)外弧長、弦長、半徑加以控制，制作好的工字鋼半成品應保持統(tǒng)一存放起來，專業(yè)管理人員應以半徑、單元等作為劃分依據(jù)，將各個鋼架做好標記。洞內(nèi)的鋼架運輸作業(yè)開展時，應由軌礦斗車來完成，將施工所需鋼架運輸?shù)胶喴坠ぷ髋_車上，作業(yè)人員要完全根據(jù)測量放線結(jié)果來對開挖情況加以檢查，對于存在的欠挖情況，要立即進行相應的處理，及時將開挖現(xiàn)場的松動巖石清理干凈，使得鋼架架設施的安全性更高。運輸?shù)浆F(xiàn)場的工字鋼，應根據(jù)鋼架設計間距、技術(shù)交底情況，做好定位精度的把控，先架設鋼架底腳一節(jié)，但在這一架設環(huán)節(jié)，工作平臺上要首先放下底角一節(jié)，對底部高程加以科學控制，工字鋼架設應保持對稱性，在底腳一節(jié)架設結(jié)束后，架設拱頂一節(jié)，還要上好M16連接螺栓，用臨時支撐來進行工字鋼的支撐和加固，鋼支撐如圖1所示。

圖1 鋼支撐施工

2.3 噴射混凝土施工

噴射混凝土作業(yè)下的隧洞支護中，采用的是濕噴法施工作業(yè)，但此環(huán)節(jié)尤其需保障混凝土的性能和質(zhì)量。正式的噴射作業(yè)開始之前，施工企業(yè)要安排相應的施工人員將噴面上的松動巖塊、浮渣等雜物完全清理干凈，利用高壓風水槍來對噴面加以沖洗，遵循從下到上、分段分片的噴射要求。

3.結(jié)束語

水利工程隧洞開挖施工的技術(shù)難度較高，為克服工程現(xiàn)場各種不利條件的限制，除了要進行隧洞開挖方式的選擇外，更要做好相應的支護設計，以提高開挖施工的安全性，全面保障水利工程隧洞施工的質(zhì)量。