水利樞紐工程中引水隧洞的施工技術(shù)

陳燚剛 李全

摘要：本文筆者結(jié)合某工程實例，通過分析施工組織，對隧洞流砂段支護及開挖的施工技術(shù)進行探討。可供同行參考！

關(guān)鍵詞：引水隧洞；支護；進洞；出口

一、工程概況

某水利樞紐工程設(shè)置目標是主要是為了緩解大路梁子隧道水溝排水壓力而設(shè)置，其中引水洞進口與隧道進口的距離為緩坡地帶，大約為170m。引水洞斷面為城門洞型，引水洞全長780m，斷面凈尺寸為3.5m×3.65m（寬×高），縱向坡度為0.8%。引水洞主體穿越三疊系石灰?guī)r地層，該地段基巖積壓破碎，巖層接近直立，裂隙水及巖溶水發(fā)育，節(jié)理、裂隙發(fā)育。地質(zhì)存在突涌、斷層、巖爆、膨脹巖、瓦斯、流沙、巖溶、滑坡等不良地層情況的可能性極大，隧道穿越地層存在玄武巖、砂巖、石灰?guī)r、頁巖和泥巖；洞身范圍內(nèi)有煤層、斷層。所以在分析該引水洞地貌的基礎(chǔ)上，因地制宜，在洞口附近設(shè)置拌和站及砂石料堆放場，設(shè)置生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)房屋；工程施工期間，充分利用山上的水來作施工及生活所需要；生活用電將通過將電接至施工駐地來解決，具體是安裝變壓器，為預(yù)防意外情況，備用內(nèi)燃發(fā)電機。

二、施工技術(shù)組織概況分析

1.施工技術(shù)方案選擇

本工程施工道路布置、開挖出渣方案、壩體填筑施工工藝和特殊段處理等，是本工程施工布置設(shè)計的重要及關(guān)鍵技術(shù)問題。本工程大路梁子隧道引水洞設(shè)計全長780m，圍巖基本情況：二類圍巖，占全隧道長度為13.8%108 m；三類圍巖444m，占全隧道長度為56.9%；四類圍巖228m，占全隧道的長度為29.3%。

2.進洞方案

通過各方面的探究和分析，確定最后的進洞方案：首先，依據(jù)設(shè)計圖紙的需求，進行洞頂排水溝、截水溝以及水溝；然后上一個工序檢測合格后，進行坡度刷坡的施工。開挖工序方面，一般采取人工開挖方案，以確保工程穩(wěn)定施工，比如使用工具對邊仰坡及洞口處進行開挖，順序從上到下進行施工，完成后對其進行適當防護。

3.出口方案

方案設(shè)計的出口端方案為柱式洞門，施工時根據(jù)設(shè)計圖紙需求對洞頂進行截水溝施工；接著，進行邊坡錨噴防護工序；最后，待前面工序經(jīng)檢測合格后，進行按二類圍巖淺埋段進行洞頂?shù)氖┕?。初支完成后，要及時進行二次襯砌施工工序，完成這一工序后，再進行洞門端砌筑。

三、隧洞特殊地段超前支護施工技術(shù)

這一階段的施工技術(shù)，重點在于掌握圍巖地質(zhì)的情況下，應(yīng)配置好有經(jīng)驗的管理人員和施工技術(shù)人員，同時備足鋼格柵（或型鋼拱架）、噴漿機、注漿機、高標號水泥、高標號水泥、水玻璃、稻草、方木、花管、焊管、鋼軌等材料。

1.超前探孔工序

在鉆眼前應(yīng)打入6m 長焊管作超前探眼；且要求每次探眼應(yīng)做到直墻腰部2 根、起拱線位置2 根、頂拱1 根，數(shù)量不得少于5 根，以確保洞穴流砂在開挖爆破過程中不會造成

坍方。在探眼掘進過程中如果發(fā)現(xiàn)圍巖比較松軟的現(xiàn)象，或從焊管中涌出裂隙水、流砂等現(xiàn)象，要及時采取處理措施，如臺階法施工處理，或采取短進心、早封閉、強支護、弱爆

破等施工處理措施，同時要做好施工前一些預(yù)防方案的擬定，如為了最大限度引排流砂體內(nèi)的積水，涌水量較大時可多打花管。

2.超前支護工序

在設(shè)計開挖輪廓線基礎(chǔ)方面，待確定流砂層長度后，輪廓線徑向放大20m～40m，同時將焊管、花管超前支護打入起拱線位置；并要求將超前管棚縱向嚴格按平、順、直等原則要求打入，且橫向不宜留有空隙，以避免發(fā)生流砂滲出縫隙的質(zhì)量問題。

四、隧洞特殊地段開挖及支護技術(shù)

1.臺階法開挖工序

本工程主要是在施工方案篩選過程中，考慮到隧洞流砂的流動性非常明顯，如果進行全斷面開挖容易發(fā)生質(zhì)量問題，所以決定選取臺階法，且先進行上半部人工開挖，每環(huán)進尺宜<0.5m；開挖完成上半部后，將共管打入滲水位置，且要注意不適宜對其進行封堵處理，還要排放地下滲水；如果實際情況確實需要封堵流砂位置，可采用管棚（顆粒比較大的情況下）或稻草（流砂內(nèi)滲水的情況）進行處理。根據(jù)已掌握的工程實踐經(jīng)驗，在充分了解流砂體流動性和涌水、滲水量的情況下，宜對臺階長度進行適當控制在3～5m。

2.拱部縱向支護的加強工序

超前管棚在施工過程中，往往不容易控制在同一平面，這容易造成管棚無法承受流砂體的垂直壓力、擠壓力，或拱部開挖后出現(xiàn)流砂、滲水滲漏等現(xiàn)象的發(fā)生，若不及時解決，

最終會導(dǎo)致拱部沉降、位移。所以，隨上半部開挖地不斷深入，為避免質(zhì)量問題的進一步擴大，必做根據(jù)實際情況及時將超前管棚打入，可適當增加超前管棚的數(shù)量，直至其進入

非流砂巖層，第二環(huán)達不到繼續(xù)第三、第四環(huán)等，使其擁有足夠支撐流砂體垂直壓力、擠壓力的質(zhì)量保證；至此，處理完后，還需要及時封堵流砂，引排滲水，確保工程進度順利展開。

3.拱部橫向支護的加強工序

加強工序，主要是考慮到超脫管棚支護已是支撐流砂體擠壓力、垂直壓力的重要組成部分，尤其是縱向超前管棚支護在拱部短進尺開挖加強后；接下來，就要考慮噴身砼支護、掛設(shè)鋼筋網(wǎng)的處理，有必要及時進行鋼格柵橫向支撐施工或拱部型鋼拱架的加強施工。通過收斂量測，準確掌握其水平位移速度、洋洋得意位移、沉降速度、沉降量等相關(guān)重要指標參數(shù)的狀態(tài)；在施工過程中，為保證拱部對流砂體的支撐質(zhì)量，如有必要可在鋼格柵超拱線、型鋼拱架處加設(shè)橫支撐。

4.下部臺階施工工序

在施工過程中，因為流砂自穩(wěn)能力非常不好，所以在下部臺階施工時，應(yīng)采取短進尺、強支護施工技術(shù)對下半部進行施工，且控制每次進尺在0.5m 左右。同時，下部宜采取先開挖右側(cè)或左側(cè)下半部的方法，即分左右兩側(cè)邊挖邊護的施工方法，以保證拱部的支撐效果比較可靠；然后按設(shè)計要求完成相關(guān)工序，如噴身砼、打設(shè)錨桿、完成掛網(wǎng)、焊接下半部型鋼或鋼格柵，施工下半部的另一側(cè)。此外，為確保后期施工安全，最大限度避免內(nèi)水外滲或外水內(nèi)滲等滲透現(xiàn)象，有效防范進一步發(fā)生較為復(fù)雜的位移、沉降、變形、擠壓力等工程質(zhì)量問題，可考慮使拱部、邊墻、底板在二期支護斷面外形成完整的封閉圈，通過在進行二期支護斷面的設(shè)計階段時，會首先作基底換填、設(shè)計鋼格柵或橫向鋼拱架、澆筑底板仰拱砼等施工處理。

五、其它方面施工工序技術(shù)要點的處理

（21）隧洞砂巖地段涌水、涌砂、巖溶的處理方案：采用梁跨、板跨或拱跨等跨越措施處理不能堵塞水流，或溶洞較深的情況；采用支撐墻、支撐柱、支撐拱以及嵌補加固等工程措施進行支頂加固；采用砼、漿砌片石堵塞、填實停止發(fā)育的干、小溶洞。對巖溶水或暗河的處理時宜疏不宜堵，在處理泥水、暗河突涌時，宜在施工時采取超前地質(zhì)鉆孔探測，且預(yù)備足夠的抽水設(shè)備。（2）隧洞流砂坍方處理方案：為確保拱部坍孔出砂體自身穩(wěn)定，可采用鋼材或木材橫向?qū)⑻杲財?；可采用隧洞流砂段開挖支護、超前支護處理坍孔封閉。此外，基于洞穴填充物通常會存在穩(wěn)定性差、下沉量大、易坍塌、松軟等情況，可采取樁基處理、超前注漿加固地層、換填人工基礎(chǔ)或漿砌、干砌片石基礎(chǔ)等處理措施。

六、總結(jié)

綜上所述，筆者通過引水隧洞施工過程中積累的一些經(jīng)驗，由此看出引水隧洞施工技術(shù)涉及多個施工細節(jié)，在隧洞工程引水施工過程中，遇到過去沒有出現(xiàn)過的問題，這就需要在今后的工程實踐中不斷豐富施工經(jīng)驗；同時各個工序的銜接對于工期的進度、工程質(zhì)量都產(chǎn)生不同程度的影響，在本次工程施工中也體現(xiàn)了這一點，所以要保證工程質(zhì)量，需要加強施工技術(shù)各個施工階段的質(zhì)量控制。

參考文獻：

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