小斷面長距離水工隧洞施工技術(shù)分析

李 龍

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730030）

本文以甘肅引洮供水二期主體工程施工63 標(biāo)為例，著重探析小斷面、長距離水工隧洞工程施工工藝。引洮二期施工63 標(biāo)包括隧洞、倒虹吸、直斗節(jié)制閘等多種建筑物，而隧洞是本標(biāo)段極為重要的管控工程，總體長度為14.7 km，斷面尺寸為1.6 m×1.923 m，隧洞圍巖以砂質(zhì)泥巖結(jié)構(gòu)為主，基于銑挖機(jī)掘進(jìn)法實(shí)施作業(yè)，根據(jù)實(shí)際施工的開展情況應(yīng)用相應(yīng)設(shè)備，強(qiáng)化提升工序生產(chǎn)力以及設(shè)備利用率，進(jìn)行小斷面長距離水工隧洞工程的施工建設(shè)，達(dá)到隧洞工程的施工目標(biāo)。

1 施工工期和工程特征

1.1 施工工期

由于隧洞工程的距離比較長，本項目的施工工期為33 個月，工期安排較為緊張，同時施工任務(wù)也較重。

1.2 工程特征

此項水工隧洞的施工特征較為突出，斷面較小，且距離較長，通風(fēng)情況不佳，機(jī)械作業(yè)的空間有限。施工現(xiàn)場有較為豐富的地下水，施工難度比較大，同時因?yàn)樗矶淳嚯x較長，工期緊張，影響施工作業(yè)的因素比較多，施工作業(yè)的實(shí)際開展受到很大影響[1]。

2 施工方案與方法

在水工隧洞的實(shí)際施工中，其斷面較小，作業(yè)空間不足，施工難度非常大，導(dǎo)致施工工作量的增加。因此在施工作業(yè)過程中，需要根據(jù)水工隧洞工程的實(shí)際情況，增加機(jī)械化施工技術(shù)的應(yīng)用，以確保工程如期完成。

2.1 施工方案

由于本工程隧洞工程的斷面較小，且距離較長，需要使用軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行接力式的通風(fēng)。為了確保隧洞開挖過程中能夠?qū)鷰r進(jìn)行合理管控，采用銑挖機(jī)掘進(jìn)施工技術(shù)，對隧洞進(jìn)行有效開挖。由于斷面較小，施工作業(yè)操作比較困難，所以為了確保施工作業(yè)質(zhì)量，可使用小型三輪自卸汽車進(jìn)行運(yùn)輸。因?yàn)樗に淼罃嗝孑^小，無法進(jìn)行平行作業(yè)，因此需要對圍巖進(jìn)行有效支護(hù)。

2.2 施工方法

在進(jìn)行開挖時，首先要明確進(jìn)尺，為水工隧洞挖掘施工提供參數(shù)。銑挖機(jī)掘進(jìn)作業(yè)的理想深度是由水工隧洞的寬度決定的，因此以實(shí)際水工隧洞的寬度確定進(jìn)尺深度。確定好進(jìn)尺深度后根據(jù)要求實(shí)施開挖。合理的銑挖機(jī)掘進(jìn)方案設(shè)計能夠?yàn)樗矶赐诰蛩俣忍峁┍ＷC。通風(fēng)問題是小斷面長距離水工隧洞有序施工作業(yè)的關(guān)鍵，為了滿足施工方案的要求，保持連續(xù)通風(fēng)，一定要使用滿足方案要求的通風(fēng)管實(shí)施接力通風(fēng)，為水工隧洞工程的施工作業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的通風(fēng)條件[2]。

3 水工隧洞工程施工中關(guān)鍵技術(shù)

3.1 施工通風(fēng)

小斷面長距離的水工隧洞工程施工中，最難解決的就是通風(fēng)問題。隧洞中需要良好的供風(fēng)量，依據(jù)隧洞中最多能夠承受的人員數(shù)量、洞內(nèi)最小的風(fēng)速、洞內(nèi)出渣車、銑挖機(jī)掘進(jìn)等進(jìn)行最大供風(fēng)量計算。在對通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行選擇的時候，因?yàn)樗矶磾嗝孢^小，直徑太大的通風(fēng)管會對設(shè)備作業(yè)和運(yùn)輸產(chǎn)生影響，直徑較小的通風(fēng)管會產(chǎn)生大風(fēng)阻，嚴(yán)重影響供風(fēng)量以及供風(fēng)距離，機(jī)械設(shè)備需要滿足配套作業(yè)的需求。綜合性考量之下，可使用Ф400 mm 規(guī)格的通風(fēng)筒進(jìn)行通風(fēng)，通風(fēng)機(jī)的功率是15 kW，供風(fēng)量是200 m3/min，風(fēng)筒材質(zhì)為布質(zhì)，能夠起到更加良好的通風(fēng)作用。在對施工通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行安裝時，一定要確保安裝位置的合理性，這樣才能夠獲得良好的通風(fēng)成效。在所有隧洞口安裝通風(fēng)設(shè)備，設(shè)備從洞口進(jìn)入洞內(nèi)時不能有折角與轉(zhuǎn)彎，這樣才能保證通風(fēng)順暢。實(shí)際安裝中要保持風(fēng)筒平順，風(fēng)筒截面一定要完整，如果存在破損的位置，要使用專業(yè)膠水實(shí)施粘結(jié)，不可使用普通膠水粘結(jié)。通風(fēng)筒在進(jìn)行送風(fēng)的時候，要確保送風(fēng)口與掌子面的距離超過15 m，接力通風(fēng)中，后邊風(fēng)機(jī)要高于前面風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量，且不能同前面風(fēng)筒進(jìn)行直接連接，間隔距離一般要保證在30～50 m。

3.2 銑挖機(jī)掘進(jìn)

銑挖機(jī)自行進(jìn)到掌子面實(shí)施開挖，開挖過程當(dāng)中根據(jù)斷面種類的不同對開挖旋轉(zhuǎn)半徑進(jìn)行及時調(diào)整，降低超挖或者欠挖等問題。為了能夠提升開挖速度，在實(shí)際開挖過程當(dāng)中，開挖到隧洞軸線位置的土方時，將掌子面軸線位置挖成凹槽，槽口寬度和銑刀寬度等同，深度方面大概40～50 cm。槽口完成之后，可遵照斷面的尺寸朝兩側(cè)方向?qū)r土進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削，如果遇到比較堅硬的巖土，可先對強(qiáng)度較低的一側(cè)進(jìn)行切削，形成槽口，之后逐漸朝向兩側(cè)實(shí)施旋轉(zhuǎn)切削，切削的過程當(dāng)中可對切削速度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。完成了斷面開挖作業(yè)之后，要求及時對斷面尺寸進(jìn)行測量、處理，對開挖程度不足的位置進(jìn)行欠挖處理，并且在后續(xù)循環(huán)銑挖作業(yè)過程當(dāng)中，根據(jù)銑挖成效、現(xiàn)場具體情況等逐步對施工參數(shù)與施工程序等進(jìn)行完善，及時對銑挖作業(yè)方案、技術(shù)工藝等進(jìn)行改進(jìn)，最后歸納出切實(shí)合理、詳盡完善的施工技術(shù)方案，實(shí)施開挖作業(yè)。同時要在完成開挖作業(yè)之后及時進(jìn)行檢查，為后續(xù)施工提供必要的參數(shù)數(shù)據(jù)。

3.3 水泥基藥卷錨桿

在小斷面長距離水工隧洞工程的實(shí)際施工中，水泥基藥卷錨桿采用手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔施工，在對錨桿孔進(jìn)行開孔操作之前一定要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的測量，基于設(shè)計方案中的要求對需要開孔的位置進(jìn)行標(biāo)記，錨桿孔本身的孔軸依據(jù)施工方案相關(guān)要求實(shí)施開孔，需要和開挖面保持垂直。錨桿孔深度方面，一定要遵照設(shè)計方案中的相關(guān)規(guī)定，用高壓風(fēng)實(shí)施沖洗處理，將錨桿孔清掃干凈，保證孔中沒有石粉。在進(jìn)行砂漿施工的時候，要使用濃度較高的砂漿，砂漿配合比要依據(jù)現(xiàn)場原位實(shí)驗(yàn)進(jìn)行明確與應(yīng)用，同時一定要秉承隨辦隨用的施工原則，對超過初凝時間的藥卷進(jìn)行報廢處理。使用止?jié){塞讓砂漿更為堅固，這樣能夠保證其可以承受得住錨桿上、錨桿孔塞滿水泥基藥卷之后的重量要求。

3.4 混凝土二次襯砌

在進(jìn)行混凝土二次襯砌施工作業(yè)的時候，要使用自行式液壓襯砌臺車進(jìn)行襯砌，同時要配備專門的抗側(cè)偏千斤頂，襯砌施工以前要在隧洞拱部位置上頂上抗浮千斤頂，避免出現(xiàn)防水板與襯砌產(chǎn)生損壞的情況，同時千斤頂?shù)捻敹诵枰M(jìn)行特殊的設(shè)計。

從振搗、排氣以及抗浮等諸多因素考量工作窗的設(shè)置，為了確保頂拱封堵的密實(shí)性，需要在頂部位置上設(shè)計3 個封口器，對頂拱進(jìn)行密實(shí)封堵。臺車方面需要使用2 套不同的裝置：液壓收支、絲桿頂升，強(qiáng)化提升臺車的靈活性與可靠性。實(shí)際施工作業(yè)中，為了規(guī)避模板產(chǎn)生變形的情況，鋼模需要使用8 mm厚的鋼板，這樣既能強(qiáng)化提升結(jié)構(gòu)整體性，更能夠滿足其防水要求。

4 結(jié)束語

水工隧洞屬于水利項目工程中的關(guān)鍵組成部分，對其施工技術(shù)進(jìn)行探究與分析是非常關(guān)鍵的。小斷面長距離水工隧洞工程施工要根據(jù)實(shí)際情況選擇施工工藝，同時要選擇合理有效的機(jī)械設(shè)備，比如銑挖機(jī)。基于此，進(jìn)行科學(xué)而合理的施工作業(yè)。在進(jìn)行作業(yè)時，要確保施工技術(shù)的安全性、環(huán)保性以及有效性，以此保證工程的順利開展，保證施工質(zhì)量和成效。