探討中小型水工隧洞設(shè)計與施工優(yōu)化

陳桂友

（遵義水利水電勘測設(shè)計研究院 貴州遵義 563000）

0 引言

中小型水工隧洞，作為提升所處地區(qū)水資源利用效率的重要基礎(chǔ)設(shè)施。其建設(shè)過程易受所處水文地質(zhì)條件因素的影響而出現(xiàn)諸多不合理問題，不僅會影響工程建設(shè)效果，還會延長施工進(jìn)度。為改善這一問題，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)在明確工程建設(shè)要求與既定規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)情況下，采用科學(xué)技術(shù)方法對指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。如此，隧洞建設(shè)環(huán)節(jié)就可遵循具有科學(xué)合理性的方案落實各部分隧洞結(jié)構(gòu)的建設(shè)。這是推動水工行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵，研究人員應(yīng)將其作為重點科研對象，旨在使工程項目服務(wù)于現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的全面發(fā)展進(jìn)程。

1 工程概況

貴州地區(qū)某水庫工程距離市區(qū)約45km，主河流長度約1.60km，年平均降雨量約1800mm，年徑流量約150萬m3。由于工程所處地區(qū)為山區(qū)地形且植被覆蓋率高，巖石裸露少，水土覆蓋程度大。設(shè)計正常蓄水水位為82.4m，為提高工程建設(shè)使用效率，應(yīng)將隧洞設(shè)計與施工質(zhì)量效果控制作為重點，以降低水文地質(zhì)環(huán)境因素所帶來的影響。

2 中小型水工隧洞設(shè)計

2.1 復(fù)核過流能力

由于水庫新建隧洞屬無壓隧洞，因此，設(shè)計人員應(yīng)對其過流量進(jìn)行計算，以為后續(xù)施工控制提供依據(jù)。具體計算過程，應(yīng)按照以下公式進(jìn)行：

其中：Q-流量；C-謝才系數(shù)；A-過水面積；R-水力半徑；n-糙率。具體施工過程，建設(shè)者應(yīng)通過精確計算來達(dá)到工程項目的質(zhì)量控制預(yù)期[1]。

2.2 輸水隧洞設(shè)計

水庫輸水隧洞位于壩體右側(cè)，進(jìn)口底板長度為85m，底坡坡降約為0.003645，城門洞段的隧洞水深設(shè)計為0.35m。水庫的取水塔上游設(shè)引渠，長度為8.6m，隧洞長度設(shè)計為14.5m。此外，隧洞頂部位置的縱軸線方向，設(shè)計人員應(yīng)及時有效的設(shè)置45°三孔夾角，并把間距控制為3.0m。對于隧洞橫斷面的周邊環(huán)境，應(yīng)設(shè)置固結(jié)灌漿孔，孔深＞0.7m。然后進(jìn)行固結(jié)灌漿，并將其施工材料選定為混凝土漿，以使壓力始終控制在110-160kPa之間。

2.3 隧洞襯砌設(shè)計

隧洞的施工建設(shè)過程，應(yīng)在嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)情況下，通過支護(hù)來加固周邊圍巖。具體來說，就是根據(jù)圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定情況，確定圍巖壓力。經(jīng)勘察，隧洞圍巖屬V類，設(shè)計開挖作業(yè)后，運用C25鋼筋混凝土對其進(jìn)行噴射加固處理，即將厚度控制在10cm上下。此后，隧洞工程所處的圍巖就處于穩(wěn)定狀態(tài)，無需進(jìn)行其他方面的處理。設(shè)計過程，相關(guān)人員應(yīng)通過3次計算來保證各點法向位移與抗力條件的一致性。對于隧洞的進(jìn)口部位，應(yīng)運用漿砌石翼墻，寬度應(yīng)設(shè)置為3.5m，并把攔污柵設(shè)置在墻的末端部位。值得注意的是，取水塔內(nèi)部的內(nèi)外半徑應(yīng)分別設(shè)置為2.4m，2.7m。同時，還要對其工作閘門進(jìn)行檢修，以滿足既定的設(shè)計規(guī)范要求[2]。

上述設(shè)計工作完成后，應(yīng)積極開展設(shè)計審核工作，并根據(jù)工程隧洞建設(shè)狀態(tài)將易出現(xiàn)問題的部位作為重點審核對象。這樣一來，水庫工程所處的不良地質(zhì)水文環(huán)境就不會對隧洞結(jié)構(gòu)建設(shè)造成影響，進(jìn)而提高項目建設(shè)使用的安全可靠性。

3 中小型水工隧洞施工優(yōu)化

3.1 支洞施工優(yōu)化

施工優(yōu)化控制過程中，相關(guān)人員應(yīng)將縮短工期、排渣以及提高通風(fēng)與排煙效果作為工作重點。具體來說，為避免施工對所處環(huán)境的建筑物造成一系列不穩(wěn)定影響，支洞施工應(yīng)將設(shè)置的合理性作為優(yōu)化控制重點，以避免造成不必要的建設(shè)成本。施工優(yōu)化人員應(yīng)根據(jù)水庫工程建設(shè)的實際情況與所處周邊建筑環(huán)境，來提高支洞施工方案運用的科學(xué)合理性。如此，支洞施工效果就能有效提升中小型水工項目建設(shè)的整體性與安全性[3]。

3.2 開挖施工機(jī)械化控制

機(jī)械化，作為滿足水庫工程隧洞施工進(jìn)度要求的關(guān)鍵，施工優(yōu)化人員應(yīng)從實踐角度出發(fā)，對開挖與鉆孔設(shè)備進(jìn)行優(yōu)選，以提升其作用于施工場地實際情況的安全可靠性。經(jīng)對以往隧洞施工情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)多臂鉆孔設(shè)備的施工速度較快，風(fēng)鉆設(shè)備的施工速度較慢。但受隧洞施工環(huán)境多樣性的影響，多臂鉆設(shè)備的作用效果較低，風(fēng)鉆因其在施工場地占用空間小，可高效作用于開挖施工過程，圖1為多臂鉆孔設(shè)備的施工作業(yè)情況。

圖1 多臂鉆孔設(shè)備施工作業(yè)情況

基于此，施工優(yōu)化應(yīng)采用先挖洞后施工方式，通過增加風(fēng)鉆設(shè)備數(shù)量，來提高鉆孔作業(yè)與施工整個階段的效率。對于出渣方式的選擇，施工進(jìn)度控制人員應(yīng)根據(jù)施工場地情況選用具有適應(yīng)新歌的運輸方式，即采用前裝后卸式的單斗裝巖機(jī)與斗車，來為出渣工作質(zhì)量控制提供配合。如此，風(fēng)鉆等開挖設(shè)備使用的機(jī)械化效果才能充分發(fā)揮出來，進(jìn)而提升所處隧洞施工結(jié)構(gòu)建設(shè)過程的安全可靠性[4]。

3.3 爆破循環(huán)施工優(yōu)化

隧洞施工過程爆破是不可避免的，施工技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)所處的作業(yè)條件對爆破參數(shù)進(jìn)行針對性調(diào)整，以保證爆破不會對所處圍巖結(jié)構(gòu)造成過多影響。進(jìn)尺，作為爆破施工控制的重要指標(biāo)參數(shù)，施工優(yōu)化人員應(yīng)結(jié)合實際情況與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，使進(jìn)尺參數(shù)作用處于最佳循環(huán)控制狀態(tài)[5]。

4 結(jié)束語

綜上所述，中小型水工項目隧洞的建設(shè)，應(yīng)在明確所處水文地質(zhì)環(huán)境條件基礎(chǔ)上，開展設(shè)計與施工優(yōu)化控制工作。事實證明，只有這樣，才能將最具適用性的隧洞圖紙方案作用于實踐，進(jìn)而促進(jìn)所處工程施工建設(shè)的整體性與科學(xué)合理性。為此，工程建設(shè)者應(yīng)將上述分析內(nèi)容與科研結(jié)果更多地作用于不同建設(shè)條件與建設(shè)要求的中小型水工項目，以提高其作用于水資源可持續(xù)使用的效果價值。