水利工程輸水隧洞施工技術(shù)分析

謝雄飛

摘 要：為了對水利工程隧洞施工技術(shù)進行全面而深入的分析與研究，本文采用實證研究法，以水利工程為研究對象，以深圳市東涌水庫工程為例，簡要地闡述了該工程項目建設(shè)的主要概況和總體布局，詳細地分析了這一水利工程的施工方法和施工技術(shù)，以期為水利工程的施工人員們提供隧洞施工技術(shù)方面的理論依據(jù)與實際參考。

關(guān)鍵詞：水利工程 隧洞 回填灌漿 施工技術(shù)

深圳市東涌水庫工程位于廣東省深圳市東南部海岸，處于大鵬灣與大亞灣之間大鵬半島南部的南澳街道境內(nèi)。這一中型的水利工程主要用于解決大鵬半島上南澳街道水資源緊缺的運水問題以及保證下游地區(qū)防洪防汛的安全問題。本文選取的是該工程項目建設(shè)過程中輸水隧洞的第二標段，施工隧洞長4.172km，主要建筑物有檢修支洞、隧洞洞身以及相關(guān)的附屬工程等。

1.工程項目建設(shè)的總體布局

深圳市地處南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候的區(qū)域。所以在該水利工程隧洞回填灌漿的施工現(xiàn)場，降水豐沛且有明顯的雨季和旱季，空氣中的濕度較大。而東涌水庫修建于大鵬半島南部的七娘山脈，隧洞線路經(jīng)過的高程在146m～200m的范圍內(nèi)，埋深則在129m～200m的范圍內(nèi)。由于該段地形主要以殘坡積及風(fēng)化巖為主要地層，沖洪積地層的發(fā)育尚不完全。因此，以基巖裂隙水為主的地下水在該區(qū)域地形地貌的構(gòu)造影響之下，具有較強的承壓性，并且非常有利于儲水和導(dǎo)水。

本次工程項目建設(shè)施工的工程等級是Ⅱ等，計劃工期為1080個工作日。輸水隧道主洞口的臨時施工道路采用的是寬度為5m的礫石路面。沿線的路基和路面上都要設(shè)置相應(yīng)的排水設(shè)施，以免隧洞的路面施工在降水充沛的雨季被雨水浸泡損壞。

2.工程項目的施工方法和施工技術(shù)

2 . 1隧洞開挖

本文選取的第二標段全長4172m，施工支洞全長290m，豎井開挖的體積是1942m3。隧洞內(nèi)部的巖石主要由花崗巖、寒武系及泥盤系沉積巖等巖體組成。巖層的穩(wěn)固狀況良好，沒有脫落、坍塌和滑體等現(xiàn)象的出現(xiàn)和發(fā)生，Ⅱ類～Ⅲ類的優(yōu)質(zhì)巖石占了80%以上。這一標段的隧洞開挖工程在Ⅱ類～Ⅲ類的圍巖巖層上采用的是全斷面光面爆破，在Ⅳ類～Ⅴ類的圍巖巖層上采用的是弱爆開挖或是無爆開挖。開挖施工的工藝流程較為復(fù)雜，簡單概括起來的話可以將其分為六個基本步驟，即測量放樣、豎井開挖、鉆孔作業(yè)、裝藥爆破、通風(fēng)散煙和檢查處理、準備下一施工循環(huán)。

2.1.1測量放樣

水利工程隧洞回填灌漿施工過程中的測量放樣指的是施工人員依據(jù)輸水隧洞的結(jié)構(gòu)特點調(diào)整和優(yōu)化施工測量放樣的質(zhì)量、效率和精準度。設(shè)計的精準度主要針對的是三等邊角網(wǎng)，各項精度的指標都必須達到三等邊角網(wǎng)的精度要求，測角誤差要保持在1.3s以內(nèi)。本次工程項目建設(shè)的測量放樣過程中，施工人員在輸水隧洞的內(nèi)部安裝了JZB-600型激光指向儀，利用激光指向儀和全站儀對輸水隧洞進行整體性的放樣。洞內(nèi)導(dǎo)線的安裝要按照施工導(dǎo)線和基本導(dǎo)線進行設(shè)計和布局。通常情況下，每一個施工導(dǎo)線點之間的間隔距離設(shè)置在100m到200m之間，每一個基本導(dǎo)線點之間的間隔距離則設(shè)置為300m到400m之間，以此來有效控制隧洞內(nèi)部各個導(dǎo)線點的具體安置。

2.1.2豎井開挖

豎井開挖的主要工具是挖掘機。有專業(yè)的操作人員操縱著挖掘機對井口的殘積土層進行開鑿和挖掘。為了保證井口的基本安全，豎井開挖采用的是長為3m的錨桿，錨噴C20的混凝土支護，Φ6的鋼筋網(wǎng)以及間距為80cm，裝I20a的鋼支撐。自上而下，采用手風(fēng)鉆鉆孔、卷揚機吊吊籃出渣和自卸汽車裝料棄渣的施工方式進行直徑為1.5m×1.5m的分層開挖。

2.1.3鉆孔作業(yè)

施工人員在進行鉆孔作業(yè)的時候要嚴格按照鉆孔爆破的設(shè)計圖紙分區(qū)定位。通過在鉆孔作業(yè)的隊伍中實行鉆孔質(zhì)量的經(jīng)濟責任制保障鉆孔作業(yè)的基本質(zhì)量和施工效率。檢查排炮的值班工程師應(yīng)該遵照“平、直、齊”的原則和要求進行規(guī)范的審查，孔位偏差必須要保持在設(shè)計圖紙上的允許范圍之內(nèi)。

2.1.4裝藥爆破

裝藥爆破工作一定要按照鉆孔爆破的設(shè)計參數(shù)進行認真而嚴密的作業(yè)。炸藥一般選用的都是工業(yè)制作的乳化炸藥。崩落孔要用直徑為32mm的藥卷，需要連續(xù)性地裝填炸藥。崩落孔周邊的藥卷則用直徑為25mm的藥卷，間隔性地進行裝填。炸藥裝填完成之后由技術(shù)人員和專業(yè)的炮工分塊分邊地進行檢查，一邊連接爆破網(wǎng)絡(luò)一邊把工作面上的材料設(shè)備撤退到安全位置上。全部徹底完成之后才能開始引爆工作。

2.1.5通風(fēng)散煙

爆破之后，以爆破點為中心會出現(xiàn)大量煙塵和氣流，施工人員應(yīng)該啟動強力的軸流通風(fēng)機進行通風(fēng)散煙的工作，并在開挖面的爆破扎堆上通過人工灑水壓降塵埃。

2 . 2洞身支護

水利工程隧洞回填灌漿施工過程中的洞身支護主要有開挖斷面的初期支護和開挖結(jié)束后的永久性支護這兩種工藝。

初期支護指的是在開挖的過程中遇到斷面巖石穩(wěn)定性較差的情況時，采用隨機錨桿、超前錨桿或是鋼支撐等手段和方式進行支護，直到開挖斷面有效地向前推進之后再進行永久性的支護作業(yè)。永久性支護又包括了錨噴支護和襯砌混凝土支護這兩種支護技術(shù)。錨噴支護是根據(jù)圍巖的種類和屬性而合理應(yīng)用新奧法的原理，按照錨噴混凝土工程中隧道開挖的程度和施工進度的需要進行分區(qū)分段的施工。首先，從三個不同的工作面入手，分別組織隧道進口、支洞錨桿和噴射混凝土這三種平行的流水作業(yè)。然后緊跟隧道開挖的深度和施工進度，及時地進行分段性的施工作業(yè)。

2.3施工監(jiān)測

水利工程項目建設(shè)施工現(xiàn)場的監(jiān)控工作主要是對隧洞圍巖的穩(wěn)定性、設(shè)計參數(shù)和施工方法的合理性以及工程施工的質(zhì)量、效率和安全性進行監(jiān)督控制與測量驗證。測量檢驗到的數(shù)據(jù)信息一定要立即反饋給施工隊伍和管理人員，以便施工方能夠在最短的時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)問題和錯漏，及時地對支護參數(shù)和施工方案進行修正和調(diào)整。本次東涌水庫水利工程的隧洞施工專門派遣了一支專業(yè)的監(jiān)測人員對施工現(xiàn)場的地質(zhì)、周邊位移、拱頂下沉和支護裂縫等情況進行了細致而深入的觀察測量。通過測點埋設(shè)、日常量測和數(shù)據(jù)處理工作而得出的測量結(jié)果會及時地反饋給各個相關(guān)的責任單位，以確保水利工程項目建設(shè)過程中隧洞回填灌漿施工的高質(zhì)量和高效率以及施工現(xiàn)場的安全性。

2 . 4圍堰施工

該水利工程隧洞回填灌漿工程的圍堰是土石堤壩。由于是外坡面加鋪設(shè)PE復(fù)合土工膜的特殊結(jié)構(gòu)，所以對土料填筑的實度要求較高，一般的標準都是在90%以上。具體的施工工藝主要包括圍堰堤壩的基地清理、土料壓實試驗和填筑壓實施工等?；浊謇碇傅氖菍λ矶磭叩虊紊咸钪秶鷥?nèi)的堤基表層進行規(guī)范的打掃和清理。土料壓實試驗指的是在正式的碾壓夯實施工之前，選定合格的機械設(shè)備、碾壓頻率和次數(shù)、土料鋪設(shè)的厚度、最優(yōu)含水量和最大干容重等對土料進行碾壓性的試驗。而正式碾壓夯實的填筑工作開始之后，施工隊伍會完全參照著試驗時的方案設(shè)計和數(shù)據(jù)參數(shù)等進行施工和作業(yè)。除此之外，本次項目施工采用的土工布技術(shù)參數(shù)是150g/0.5/150g，使用的施工工藝是膜間焊接用熱熔法。鋪設(shè)復(fù)合土工布的時候要盡量選擇暖和干燥的天氣進行。

2 . 5洞身施工與灌漿工程

鉆孔與灌漿工程項目包含了洞內(nèi)襯砌段的回填灌漿工藝、排水孔的鉆孔工藝、鉆孔的灌漿工藝以及檢查孔、超前固結(jié)支護孔等必要的施工項目和施工內(nèi)容。本次水利工程灌漿施工的工程量相對較少，分布的位置也較為疏遠和分散。因此，最好采用分散式的制漿站。制漿的過程和工序必須符合前期設(shè)計方案上的參數(shù)要求和國家建筑相關(guān)方面的規(guī)范制度。施工現(xiàn)場的工作人員們也應(yīng)該在灌漿泵和攪拌桶之間設(shè)置和安裝好振動篩，對進入灌漿泵的漿液進行嚴密的篩選和區(qū)分，以此得到符合施工基本要求的優(yōu)質(zhì)獎液。

3.結(jié)語

在水利工程輸水隧洞施工的完整過程中，施工隊伍應(yīng)該按照總體布局上的程序認真開展隧洞開挖、洞身支護、施工測量、圍堰施工、洞身施工和灌漿工程等施工步驟。只有正確認識和熟練掌握到各個步驟中的施工技術(shù)，才能保障水利工程隧洞施工的質(zhì)量和效率能夠始終保持在一個較高的水平上。

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