水工隧洞線路布置的關鍵技術研究

摘要：水工隧洞線路布置是水利水電工程一個非常關鍵的組成部分，在很大程度上直接影響整個水利工程的整體施工質量和經濟效益，因此文章對水工隧洞線路布置的關鍵技術進行深入性探討，掌握關鍵技術的使用技巧對于保障水利工程工期、減少工程造價、促進工程順利運行具有非常明顯的促進作用。文章主要分析水工隧洞線路布置幾個關鍵技術的處理問題，以期能夠為相關技術工作者提供參考。

關鍵詞：水工隧洞線路布置；關鍵技術；設計

中圖分類號：TV554 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）08-0156-02

隨著現代社會的不斷發展，人們對水電的需求也不斷增加，各個地方不同規模的水電水利工程得以建起，成為促進社會發展的一個重要組成部分。同時，隨著水利電力的快速發展，作為其重要組成部分的水工隧洞逐漸在各種發電、供水共出現并廣泛運用，而作為水工隧洞設計中一個非常關鍵內容的線路布置更是受到重視，主要原因在于線路布置在很大程度上與水利水電工程的造價、運行以及工期方面存在利害關系，若處理不當將直接影響整個水利水電工程的經濟效益問題。本文通過對水工隧洞線路布置的幾個主要關鍵技術進行深入探討，旨在更好的了解這些關鍵技術的實際處理問題概況，從而更好的運用在實踐中。

1 水工隧洞線路布置的重要內容及施工要求

①重要內容。從水工隧洞本身性質可知，其線路一般不會在環境條件很好的空曠地區布置，而是要深入到水下和地下洞內布置，因此也就不可避免的會受到各種內部和外部因素影響，也就導致了其必須涉及到多個方面的關鍵技術，目前水工隧洞線路布置中幾個最重要的關鍵技術有隧洞埋深布置技術、隧洞支洞設置技術、沖溝問題布置技術、隧洞的平面轉彎點布置技術以及隧洞周邊建筑物布置技術。這幾個關鍵技術一同支撐水工隧洞線路布置工程形成，是保障整個水利水電工程順利完成試用和運行的關鍵環節。

②施工要求。由于水工隧洞直接關系到整個工程的造價和運行問題，因此對其進行科學合理施工，充分利用各種力學之間的作用，保證整個線路布置能夠最大限度的滿足工程運行的要求，是水工隧洞線路布置的出發點和目的。研究顯示，水工隧洞線路布置必須要符合以下幾個要求，如此才能夠真正滿足實際施工要求：線路必須要與地質結構相交，且要成為一個大的交角；線路布置的地方水流條件一定要優越且線路布置不會對水頭產生較大影響；線路布置中，最短的線應該為軸線部分；線路布置位置應該能夠確保具有有利于支洞施工的條件；線路布置時應該最大限度的減少對周邊建筑物的損害。

2 水工隧洞線路主要需要處理的問題

①隧洞埋深布置。隧洞埋深指的是隧洞的整個開挖斷面的最頂部到地面的最短距離。一般而言隧洞埋深越大，那么也就意味著該地段的地質條件比較好，開挖會遇到的繞溝線過程的問題也可以得到解決。但是，不是隧洞埋深越大越好，埋深越大也就意味著需要承受的內水壓力越大，需要進行更高強度的通風或者排水等工作，因此也就會要加大工程投入，若埋深較大取得的優勢小于需要付出的投入力度，那么將會得不償失。所以，實際的埋深應該是在確保隧洞具有最小蓋層厚度的基礎上的一個比較合理的值。由于隧洞深埋過程中有可能出現一些危險現象，如巖石爆炸，因此，在進行實際深埋之前需要對地質情況進行全面詳細的勘察，并在掌握整個地質概況的基礎上采取有效的防爆和治理措施，確保在爆炸出現后能夠及時的采取有效措施進行處理。有研究顯示，目前最適合在各個地形中使用的隧洞埋深布置方式為變縱坡處理方式，也就是指隧洞的不同的施工支洞使用不同的縱坡度。使用該方式能夠解決地下水自流、斜洞出渣、雪山準側等問題。比較典型的有云南普度河的某水電站工程。該工程將整個隧洞分為三個不同的縱坡，三個依次為0.4%、1.1%、7.7%。該布置方式能夠同時滿足降低施工難度和具備最小蓋層厚度的要求，符合水利工程最大經濟效益的要求。

②隧洞施工支洞設置。隧洞施工支洞指的是為了更好更快的完成隧道施工而從地面合適部位向主隧洞施工的開挖的輔助隧洞。由于隧洞施工支洞是作為主隧洞的一個輔助通道，因此其設置必須是能夠在不影響整個隧洞施工的前提下順利進行。通常情況下，隧洞支洞數量和位置的確定需要在充分了解整個隧洞性質的前提下才能夠確定，大型的隧洞需要布置的支洞數量也越多，支洞位置對于施工的重要性也越來越明顯，所以，所有的支洞布置均完全符合地質因素的要求。通常支洞的進洞口位置多選擇在一些比較容易開挖的地段，如山凹處，能夠減少開挖時間且難度也比較小。由于開挖過程中會有存在殘渣物質，因此需要考慮到出渣的問題，每一個支洞的單頭掘進長度應該要<2 km，如某水電站設置有6個施工支洞，從第一個支洞到第六個支洞間距分別有均沒有超過2 km。另外，需要注意的是支洞施工應該與整個隧洞施工處在同一時間段，也就是支洞施工必須緊追整體隧洞施工之后。一般而言，進水口處需不需要設置施工支洞時按照實際的隧洞施工設計要求而定，有些水電工程不需要設置，有些工程卻需要設置，如虎牙河某水電站則需要設置。

③沖溝問題布置。沖溝指的是間斷性的流水長期不斷沖刷地表而形成的溝槽，這種溝槽屬于自然作用的結果，相對比較少見。水工隧洞線路布置過程中通常情況下都會遇見一些沖溝，沖溝的危害有大有小。有些沖溝由于內部還含有斷層或者蝕變帶等地段，若在這些地方施工將非常有可能造成施工無法順利完成，甚至存在安全威脅，因此，在碰見有沖溝問題的地段時必須要對做好跨溝處理，通過對沖溝的性質，有可能出現的危害等進行全面的了解，然后進行跨溝布置。目前，解決沖溝問題主要是使用平面轉彎然后繞開、利用管橋避開、通過增加埋深方式避開沖溝的方式來處理。如云南某一處水電站在進行水工隧洞線路布置時遇見一條沖溝，該沖溝的坡度比較小，設計人員根據這個特點設計出幾種解決方法：一是通過增加埋深的方式，但是若要避開整個沖溝那么埋深的增加的幅度比較大，這種情況下會延長施工周期和加大成本投入，相對不可行。二是將隧洞進行增長，然后再隧洞中設置一個支洞輔助施工，但是該方式操作起來比較復雜，投入也比較多，所以不可行。三是使用跨溝方案，即在沖溝部位開挖，然后將準備好的鋼管埋到河床以內作為支撐，鋼管全場有250 m左右距離。通過該方式即避免了大動工帶來的大成本投入，還起到了穩定隧洞地基的作用。

④隧洞的平面轉彎點布置。由于水工隧洞線路設計需要，一般均會需要進行平面轉彎，因此也就不可避免的需要對平面轉彎點進行布置。由于受地質條件的影響，隧洞進行平面轉彎時其施工難度要遠遠大于正常的施工，若施工過程中不小心碰見斷層或者沖溝時就會嚴重影響整個工程施工，施工難度加大直接導致成本和風險增加。因此，在進行平面轉彎點設置時需要對轉彎點需要在充分分析當地地質結構的基礎上才能夠開始設計，且所有的平面轉彎點應該與地質結構形成一個適度交角，如此才能夠保證線路布置與地質構造一致，防止沖突出現。如四川某水電站在進行水工隧洞施工中，需要進行平面轉彎施工，轉彎點總計有7個，每一個轉彎點具有不同的作用，具體為第一個轉彎點主要是作為進出口使用、第二和第四個轉彎點作為跨越沖溝的主要結構、第三和第五個轉彎點是作為布置六個支洞的據點，第六個轉彎點則是在最小蓋層厚度要求下進行設置的一個點，最后一個轉彎點是作為布置調壓井的主要據點，在這幾個轉彎點中間還需要進行6個支洞的施工。技術人員通過分析該隧洞的具體位置確定該隧洞的平面彎角角度應該要<60°，整個彎角的半徑必須要大于洞涇的5倍以上。這樣設計主要是考慮到斷層、沖溝、支洞以及調壓井等施工需要。當所有設計完成，且施工人員在地質勘查人員確定無危險后根據設計圖紙進行施工，能夠最大限度的保證平面轉彎點的安全。

⑤隧洞周邊建筑物布置。一般而言，水工隧洞線路布置不可避免的會與一些建筑物接觸，由于很多建筑物均有其存在的價值，因此在實際布置過程中需要充分了解線路通過地區的建筑物，想盡各種辦法盡量不要與建筑物相碰觸或者避開建筑物布置。主要是因為若線路布置過程中與周邊建筑物產生聯系，勢必要與當地的政府和居民進行大幅度的調試，增加工程成本投入的同時有可能還會引起居民的不滿，發生糾紛，影響線路布置工作。但是如果一定需要通過建筑物，那么就要最好各個方面的協調工作，如浙江某電站在進行水工隧洞線路布置時碰見當地一座寺廟，需要在寺廟下方開發隧洞，但是居民認為該寺廟是一個重要風水寶地，不允許挖開，所以針對這種情況隧洞工程隊只能夠另尋方案，通過繞道附近另外的地方進行開挖?？梢?，水工隧洞線路布置過程中需要充分考慮到周邊建筑布置的處理問題，只有協調好各方關系，才能夠保障隧洞線路布置工作的順利進行。

3 結 語

從以上研究可知，水工隧洞是水利水電工程一個非常重要的組成部分，其線路布置更是一個非常重要的內容，通過解決線路布置中常見的各種問題，如隧洞遇見不可侵犯建筑物、隧洞遇見平面轉彎點以及隧洞需跨越沖溝等問題，才能夠真正保證整個線路布置工程結構科學合理，滿足工程需要，更好的促進工程的運行和發展。

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