水電站引水隧洞開挖及支護施工技術(shù)

王磊

摘? 要：作為我國一項重要的水力資源工程，水電站對于促進水資源的充分利用，緩解用電壓力有著十分重要的作用和價值，直接關系到社會各個行業(yè)的用水用電穩(wěn)定性。然而，在水電站的實際建設過程當中，更是會涉及到方方面面繁瑣的過程，其中最為重要的一個環(huán)節(jié)就是引水隧洞的挖掘和支護，無論是對于開挖技術(shù)還是支護技術(shù)都有著極高的要求，再加上極易受到施工外部環(huán)境，包括土質(zhì)和自然條件的影響，更是為水電站引水隧洞的施工帶來了重重困難。文章主要從水電站引水隧洞的基本定義、水電站引水隧洞開挖階段的施工措施以及水電站引水隧洞支護階段的施工措施三個方面展開詳細的分析。

關鍵詞：水電站;引水隧洞;開挖技術(shù);支護技術(shù)

中圖分類號：TV554 文獻標志碼：A? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）35-0144-02

Abstract： As an important hydraulic resource project in China， hydropower station plays a very important role and value in promoting the full utilization of water resources and alleviating the pressure of electricity consumption， which is directly related to the stability of water and electricity consumption in various industries of the society. However， in the actual construction process of the hydropower station， it will involve all aspects of the tedious process， of which the most important link is the excavation and support of the diversion tunnel， which has extremely high requirements for both excavation and support technology， and is extremely vulnerable to the external environment of construction， including soil quality and natural conditions， which brings many difficulties for the construction of the diversion tunnel of the hydropower station. This paper mainly makes a detailed analysis from three aspects： the basic definition of hydropower station diversion tunnel， the construction measures of hydropower station diversion tunnel excavation stage and the construction measures of hydropower station diversion tunnel support stage.

Keywords： hydropower station; diversion tunnel; excavation technology; support technology

引言

引水隧洞這一施工環(huán)節(jié)，對于水電站工程最終的質(zhì)量有著最為直接的影響。而在引水隧洞施工當中，開挖和支護是最為關鍵和重要的兩個環(huán)節(jié)，直接關系到水電站工程最終的質(zhì)量。因此在引水隧洞開挖和支護當中，有必要確保施工技術(shù)和質(zhì)量達到相關的標準，確保引水隧洞這項工程的達標，這不僅有利于為后期工程的順利施工奠定堅實的基礎，更是有利于降低各種建設成本的消耗。本文主要從三個方面對此展開了深入的分析，以下為詳細內(nèi)容。

1 水電站引水隧洞的基本定義

水電站存在的最大價值就是發(fā)電，其中所運用的原理如下：通過建設大壩實現(xiàn)對水流量的控制，在上游的水向下游流動的過程當中，實現(xiàn)對水量的調(diào)節(jié)，增加重力作用，得到一種勢能，促進水輪機的發(fā)動，并通過對多個發(fā)電設備的帶動運轉(zhuǎn)，進而達到大量發(fā)電的工程。在實現(xiàn)發(fā)電的過程當中，最為主要的一個環(huán)節(jié)就是將水引入到水輪機所在的河道當中，而這個環(huán)節(jié)中，最為重要的就是引水隧洞?？梢哉f，在整個發(fā)電站的運轉(zhuǎn)當中，引水隧洞都發(fā)揮著極為重要的價值和作用。通常而言，引水隧洞主要有兩種：有壓引水隧洞、無壓引水隧洞。在設計引水隧洞的過程當中，應該注重對引水隧洞的規(guī)劃設計，設計過程確保線路的簡短，減少彎道，確保上下游之間的順暢性，確保水流能夠迅速通過。這不僅有利于降低工程施工難度，節(jié)約施工成本，更是有利于確保水電站的順利運轉(zhuǎn)。當然，更是有必要結(jié)合引水隧洞周邊的地質(zhì)條件和地下水環(huán)境。

引水隧洞開挖和支護施工當中，存在以下三個難點：其一，由于水電站選址通常在地勢較為險惡的地方，因此引水隧洞也更多的建造在山體當中，施工環(huán)境十分惡劣、狹小。再加上山體內(nèi)部構(gòu)造的不確定性和水流的影響，更是會直接導致施工過程當中多種意外情況的出現(xiàn)，因此對于施工技術(shù)提出了更高的要求。其二，引水隧洞施工之前應該做好勘探工作，包括了解山體構(gòu)造、地質(zhì)構(gòu)造、地下巖層分布情況等等，避免施工過程當中所出現(xiàn)的漏水、塌陷等情況。其三，在較為惡劣的地理環(huán)境之下展開施工時，更是提高對施工人員的安全重視力度，在施工方案制定的過程當中就需要全面的考慮多種情況。

2 水電站引水隧洞開挖階段的施工措施

引水隧洞的開挖階段，首先需要確定開挖的路線和周邊洞壁的牢固性和可靠性，并基于這兩者基礎之上，采取更加科學合理的方法。一般來說主要有以下幾個方面：首先，明確施工位置，選擇施工區(qū)域，選擇工作面和確定工作面數(shù)量。在引水隧洞工程量較大的情況下，應該注重輔助工程設施的建設，例如豎井，從而使引水隧洞的建設更加快捷。其次，在開挖隧洞之前，有必要充分的勘探考察隧洞線路周邊的自然環(huán)境和土質(zhì)，確保周邊環(huán)境的穩(wěn)定性和可靠性。最后，需要采用更加科學合理的開挖方案，以確保整個開挖過程是順利、正確的。通常而言，水電站引水隧洞開挖技術(shù)主要有以下兩種：全斷面隧洞開挖法以及斷面分部隧洞開挖法。以下進行詳細的闡述說明。

2.1 全斷面隧洞開挖法

所謂的全斷面開挖法，指的就是利用多臂鉆機和全斷面挖掘機，實現(xiàn)挖出10米左右高的隧洞。該種開挖方法主要有以下優(yōu)勢：施工速度快、工程效率高、降低施工時間。但是其缺點主要有以下方面：巖體性能差、挖掘高度受到限制、隧洞斷面較大以及對于施工機械的要求比較高。因此，全斷面開挖法通常更多的使用于圍巖穩(wěn)固、堅固部分的隧洞開挖當中。

2.2 斷面分部隧洞開挖法

斷面分部隧洞開挖法指的是將隧洞分成多個小斷面，對于這些斷面同時進行開挖?；陂_挖方式的差異性，斷面分部隧洞開挖法又可以分為臺階開挖法和導洞開挖法，兩種方法應用于不同隧洞類型。

首先，臺階開挖法更多的應用于大型的隧洞當中，且在隧洞是向地下挖時才應用這種方法，更多的應用于隧洞深度為10米以上的工程當中。

其次，導洞開挖法這種開挖方法在實際的應用過程中對于隧洞周邊環(huán)境，包括通風排水、巖體類型等等都有不同程度的要求。該種方法的具體實施過程如下：首先，選擇在引水隧洞斷面之上開挖小型的導洞，基于這一導洞之上進行擴大作業(yè)，最終實現(xiàn)開挖至整個斷面之上。

斷面分部隧洞開挖法對于施工機械要求較為松懈，且對于施工環(huán)境的要求也比較低，也十分適用于圍巖穩(wěn)定性較低、洞徑較大的引水隧洞工程當中。

3 水電站引水隧洞支護階段的施工措施

水電站工程的建設涉及到多個環(huán)節(jié)工程的施工，是一個周期十分長的環(huán)節(jié)。作為水電站工程最為重要的施工環(huán)節(jié)之一，引水隧洞工程的建設，必然也需要花費較長的周期。且在水電站每一個工程的施工完成之后，不可避免的受到自然因素或其他因素的影響，導致引水隧洞工程施工周期不斷延長。為了盡可能的避免這種情況，在引水隧洞施工過程當中，有必要通過對已經(jīng)完成施工的部分加以支護措施，實現(xiàn)對周邊圍巖的穩(wěn)定性鞏固，以實現(xiàn)工程的順利施工。通常而言，引水隧洞的支護措施主要有兩種，分別是混凝土泵隧洞支護法和新奧法隧洞支護法。以下主要針對這兩種支護方法分別展開詳細的闡述說明。

3.1 混凝土泵隧洞支護法

該種支護方法最為核心的部分就是澆筑混凝土。主要是通過連接沖天尾管、排氣管以及導管，為混凝土的輸送提供管道。在地表處將混凝土擠壓至模板支撐的倉內(nèi)，以實現(xiàn)澆筑。在應用該種支護方法的過程當中，最應該注意的是混凝土澆筑至頂拱倉面這一階段，要及時的撤出其中的施工工具，將倉面兩端筑高，當混凝土澆筑到人孔高度時，及時撤離施工人員，確保施工人員的人身安全。在完成了人孔洞澆筑之后，更是要提高泵機的效率，確保澆筑支護作業(yè)的順利完成。

3.2 新奧法隧洞支護法

這種支護方法在實際應用過程當中，需要充分的考慮到隧洞周邊巖石的承載能力是否足夠。該種支護方法施工過程如下：光面爆破開挖、錨噴支護、檢測圍巖穩(wěn)定性。在確保了圍巖穩(wěn)定力度足夠之后，在開挖和支護階段都應該通過對隧洞周邊巖體形變的充分利用，使用相關的材料工具加強巖體穩(wěn)定性，提高圍巖抵抗外力的能力，實現(xiàn)對整個隧洞的支護保護。

4 結(jié)束語

簡而言之，水電站工程的建設，不僅能夠促進國家社會經(jīng)濟，確保各行各業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，更是有利于維護社會穩(wěn)定，為人民的日常生活提供有利的條件。因此，水電站工程的建設質(zhì)量也十分重要。作為該工程的主要環(huán)節(jié)，引水隧洞當中的開挖和支護的施工，更是應該受到重視，有效提高水電站工程施工效率和質(zhì)量的同時，實現(xiàn)對最低的成本投入取得更高效的建設效果，實現(xiàn)更大的價值。本文主要從三個方面對此展開了詳細分析，本文內(nèi)容可供相關人士參考。

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