水工隧洞設(shè)計(jì)中外水壓力的探討

王秋紅

（河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，河北 石家莊 050021）

1 水工隧洞和外水壓力的意義

水工隧洞是指的意義是在山中或地下開挖的使用于灌溉、供水、排水和施工回流的一種自然狀況下形成的景象；公路隧洞的意義是在施工過程中發(fā)現(xiàn)了遇到山體情況下，為連接公路工程而在山中開挖的隧道?？梢姡瑹o論是水工隧洞還是公路隧道，都需要在山區(qū)或地下開挖空間，所以他們的施工技術(shù)具有相似性。

2 水工隧洞設(shè)計(jì)中外水壓力的現(xiàn)狀

2.1 水工隧洞設(shè)計(jì)

1） 洞口開挖，管棚法為水工隧洞和公路隧道進(jìn)行挖掘技術(shù)的總技術(shù)方法，采用壓型鋼支護(hù)洞外管棚，管棚內(nèi)開挖隧道。首先，對(duì)隧道入口邊坡進(jìn)行修復(fù)，確保隧道入口邊坡高出隧道頂部大約2 米。預(yù)埋鋼管沿洞口周邊鉆孔，鋼管需要采用50mm*5mm 圓鋼，洞口周圍巖體采用注漿機(jī)早強(qiáng)水泥加固。隧道進(jìn)口采用工字鋼、鋼筋和混凝土制作露天支護(hù)結(jié)構(gòu)，然后采用露天支護(hù)開挖隧道。挖掘通常是在人與機(jī)器相互協(xié)作的方式下進(jìn)行的，每次的開挖極限是0.8m，必要時(shí)必須控制振動(dòng)，采用小藥量進(jìn)行微爆，以有效的保護(hù)圍巖，避免隧道塌方。管棚施工技術(shù)對(duì)山體和地表植被破壞小，工作量最小，在實(shí)際施工中可以得到廣泛應(yīng)用。

2） 洞室開挖，開挖洞室時(shí)，常用的施工技術(shù)手段是光面爆破法，既可保證圍巖的完整，這就是一個(gè)很難做到的方面，可以在這里成功就說明這個(gè)方法非常不錯(cuò)，又可避免圍巖的裂縫。對(duì)于裂縫性地層的施工，可以有效避免新裂縫的產(chǎn)生和現(xiàn)有裂縫的擴(kuò)展，使圍巖整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。此外，光面爆破法不需要大量的挖掘和襯砌，有效地減少了工作量，讓施工進(jìn)度大幅度提升，同時(shí)將施工隊(duì)成本也降低了。一般每次爆破開挖深度不得超過1.5m，若施工區(qū)位于斷層破碎帶，地下水豐富時(shí)，采用機(jī)械方法松動(dòng)圍巖，人工修補(bǔ)等高面開挖。這種方法挖掘速度慢，人工工作量大，工作效率低，施工成本高。因此，這是沒有必要的。下一步，盡量避免使用這種技術(shù)

3） 排渣運(yùn)輸，在一般水工隧道或公路隧道施工中，在開始開挖過程中，必須及時(shí)將巖屑運(yùn)出隧道。如果隧道運(yùn)輸距離較短，小型運(yùn)輸機(jī)械可用于礦渣裝載和運(yùn)輸，如刮渣機(jī)和機(jī)動(dòng)三輪車協(xié)調(diào)模式；其次，如果運(yùn)輸距離較長(zhǎng)，則采用鋼軌運(yùn)輸方式輸送礦渣。

2.2 外水壓力

1） 壓力隧洞，沿隧道軸線布置，進(jìn)出口測(cè)點(diǎn)不少于3個(gè)。測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在滲流梯度較大、基巖有破碎的地方、斷層及節(jié)理裂隙發(fā)育的上段。在地形變化時(shí)，如溪流流過的溝壑和山峰處，外部水壓通常較高，應(yīng)該布置測(cè)量點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)一般從地表向下鉆孔，底部略低于襯砌結(jié)構(gòu)外lm^-5m 處的襯砌高程。另一種監(jiān)測(cè)技術(shù)手段是在襯砌結(jié)構(gòu)外埋設(shè)壓差式孔隙水壓力計(jì)或鋼弦滲壓計(jì)進(jìn)行遙測(cè)，這樣就更全面的布置了，每個(gè)監(jiān)測(cè)段應(yīng)配備兩臺(tái)儀器。

2） 無壓隧道，沿隧道軸線錯(cuò)開布置，在隧道兩側(cè)側(cè)壁上，測(cè)點(diǎn)的定位原理與壓力隧道外水壓監(jiān)測(cè)原理相似。從入口到出口設(shè)置不少于三個(gè)測(cè)量點(diǎn)。

3） 高壓鋼管，采用混凝土襯砌的高壓鋼管或埋在基巖中的高壓鋼管的管壁采用外水壓。為了更明顯的測(cè)量鋼管所直接承受的外部水壓，應(yīng)在鋼管壁和混凝土襯砌之間設(shè)置測(cè)量點(diǎn)。在鋼管軸線方向上應(yīng)選擇3 個(gè)以上的監(jiān)測(cè)斷面，這樣的選擇方式更加合理，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面應(yīng)設(shè)置2～3 個(gè)測(cè)點(diǎn)。外部水壓由壓差孔壓計(jì)或鋼弦滲透壓計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，電纜從合適的下游位置引出。

3 水工隧洞設(shè)計(jì)中外水壓力的優(yōu)化

3.1 工程支洞優(yōu)化

在優(yōu)化中，主要目的是縮短施工周期，提高通風(fēng)、排煙、排渣效率，同時(shí)避免施工對(duì)一些重要建筑物的影響。在工程中，分支孔的不合理極易造成工程造價(jià)的增加，同時(shí)地形地貌也會(huì)對(duì)施工造成限制，無法保證經(jīng)濟(jì)效益。因此，在實(shí)際施工中，雖然這種方法可以縮短施工工期，但對(duì)經(jīng)濟(jì)有一定的影響，相關(guān)人員應(yīng)綜合考慮實(shí)際情況，然后做出決定。

3.2 開挖施工機(jī)械化

施工過程中，機(jī)械化的選擇直接影響施工進(jìn)度。所以，相關(guān)人員應(yīng)從考慮實(shí)際現(xiàn)狀，選擇更合適的挖掘和鉆探設(shè)備。在水工隧道施工中，氣動(dòng)鉆施工速度較慢，但由于隧道的實(shí)際情況，氣動(dòng)鉆井占用的空間較小?？梢圆扇∠韧诤蠼ǖ姆椒?，增加氣動(dòng)鑿巖次數(shù)，效果顯著，可以提高鉆井施工效率。在水工隧道施工中，排渣方式是否合理也會(huì)影響施工進(jìn)度。因此，工作人員應(yīng)根據(jù)施工實(shí)際情況選擇最合適的運(yùn)輸方式。

4結(jié)語(yǔ)

水工隧道洞工程在水利工程中占據(jù)很高的地位，發(fā)揮著不可替代的作用。隧洞及隧洞工程施工質(zhì)量控制難度大，必須加強(qiáng)施工工藝控制。本文對(duì)隧洞及隧洞工程的施工工藝及技術(shù)重點(diǎn)的進(jìn)行了分析，為該工程的施工提供一些參考。縱觀全文，積極加強(qiáng)水工隧洞的設(shè)計(jì)和施工優(yōu)化具有非常偉大的意義，既能提高施工的效率，保證工程的質(zhì)量，又能確保工程具有最大的收益。此外，要優(yōu)化相關(guān)建設(shè)，確保各項(xiàng)工程開展順利，促進(jìn)水工水洞工程發(fā)展。分析了這么多，就是為了在工程上可以做出一些貢獻(xiàn)。