引水隧洞施工技術要點

韓蓉

【摘 要】無論隧洞處于何種地質條件，都需要施工單位根據因地制宜的原則，合理選擇隧洞開挖、支護、爆破等施工技術，確保工程的順利進行。本文以某引水隧道工程為例分析了引水隧洞的支護、爆破、通風與監測等技術，望對其它引水隧道施工有所幫助。

【關鍵詞】引水隧道；支護；爆破；通風

一、工程概況

某水電站工程引水系統由進水口、引水隧道調壓井及壓力鋼管等建筑物組成，引水隧洞采用平底馬蹄形有壓隧洞，引水隧道全長5469.59m，坡度為i=2.84‰。Ⅱ類圍巖噴砼支護，Ⅲ類圍巖掛網錨噴支護，Ⅳ類圍巖一次支護為掛網噴錨，Ⅴ類圍巖一次支護鋼支撐結合掛網錨噴支護，Ⅳ、Ⅴ類二次支護采用鋼筋砼襯砌，并對圍巖進行固結灌漿及回填灌漿。引水隧洞襯砌厚度30cm，隧洞噴砼段綜合糙率為0.02，鋼筋砼襯砌段綜合糙率為0.014。

本標段引水隧洞樁號Y0+000～Y0+810m，隧洞長度為810m，設計圍巖類別為Ⅲ～Ⅳ，巖石為S11n粉砂巖夾頁巖和S21r粉砂巖、頁巖。

二、施工技術要點

（一）開挖支護

Ⅲ類圍巖設計開挖隧洞高3.6m，底寬3m，支護采用掛網噴C25砼，厚度10cm，采用φ6.5鋼筋網，鋼筋網間距20cm×20cm，錨桿為Φ22鋼筋，長2.5m，排距2m，分兩序，Ⅰ序3根，Ⅱ序4根。Ⅲ類圍巖底板澆筑C20砼，砼厚度20cm。

Ⅳ類圍巖設計開挖隧洞高3.8m，底寬3.167m，支護采用掛網噴C20砼，厚度10cm，采用φ6.5鋼筋網，鋼筋網間距20cm×20cm，錨桿為Φ22鋼筋，長2.5m，排距2m，分兩序，Ⅰ序3根，Ⅱ序4根。Ⅳ類圍巖采用鋼筋砼襯砌，襯砌厚度為底板40cm，邊墻、頂拱30cm。引水隧洞錯車道每隔300m一個（Ⅱ、Ⅲ類圍巖處），位置與支護型式根據開挖揭示的地質情況確定。

（二）光面爆破

1.光爆參數

一般應通過試驗確定，施工中可先按有關技術規范或工程類比法暫定光爆參數，總結每次爆破效果，測量炮孔殘留率、圍巖破壞程度及輪廓的不平整度，對光爆參數進行修正、優化，使選定的光爆參數較為合理。經試驗，本工程光面爆破參數選定為（巖石堅固系數f=6～7）：周邊孔間距a=50cm，最小抵抗線w=60cm，炮眼深度L=2.3cm，密集系數m=0.83，不偶合系數k=1.6，線性裝藥量g=150～200g/m.

2.布孔

采用JZY—3型激光指向儀定出隧洞軸線，根據高程定出掌子面隧洞中心點，再按設計孔位在工作面上布孔，用紅色油漆標出孔位及編號。在無水或少水部位，先行導洞采用9孔中空槽法。涌水部位本也采用此法，但因涌水量較大，孔內壓力較大，炸藥容易被沖出，爆破效率差；又因涌水帶分散且近1km長，采用常規的鉆設超前排水孔或布設灌漿孔等方法，效果并不好。故在9孔中空法的基礎上設計出13孔4空孔的掏槽方法，另在集中滲水點鉆孔作排水孔，取得了良好的施工效果。

3.裝藥結構和起爆方法

（1）炸藥

先行導洞采用粉狀乳化炸藥，在有水部位，裝膠狀乳化炸藥，藥卷直徑為32；為獲得良好的光爆效果，光面爆破炸藥藥圈直徑按照不偶合系數確定。本工程采用40mm鉆頭，不偶合系數取1.6，選用藥圈直徑為25mm。炸藥選用乳化光爆炸藥，為克服巖體的挾制作用，炮孔的底腳部位裝一支粗藥圈—直徑為32mm的粉狀乳化炸藥。

（2）裝藥結構

先行導洞采用連續裝藥結構，光面爆破孔采取間隔不偶合裝藥。

（3）起爆方法

先行導洞采用導火線和火雷管自內而外分層爆破。光面爆破層是采用毫秒導爆管實現輔助孔與光面爆破孔間的微差爆破，即先用導爆管爆除輔助孔，再用導爆管引爆光爆孔內的導爆索，使光爆孔同時起爆。

（三）模板工程

本工程模板主要有導流洞進水口進水塔、出水口調壓室、洞身圓型襯砌、及澆筑倉面封頭模板。導流洞襯砌采用定型鋼模，調壓室砼及進水塔砼主要用組合鋼模，模板采用？12拉桿加固，輔以鋼管腳手架支撐。不足模數尺寸空隙用等厚度的木模補充嵌縫，鋼模背面用縱、橫鋼管組成圍柃。用拉筋或支撐進行加固，橫斷面施工縫及支洞封堵，模板采用木模和組合鋼模的結合型式。模板安裝時，豎井門槽的埋件必須用模板一起固定好。模板拆除按《水工混凝土施工及驗收規范》有關規定要求執行，拆除的模板應派專人維修，涂刷脫模劑保養堆放整齊，以方便周轉，同時將破損嚴重，不能再用的模板清除施工區。

（四）混凝土工程

1.混凝土振搗

本引水隧洞混凝土襯砌采用鋼模臺車進行混凝土澆筑，根據不同洞段的施工需要，鋼模臺車分為穿行和針梁兩種，針梁臺車又分為全斷面針梁臺車和底拱針梁臺車，鋼模臺車上均配有附著式振搗器，用于振搗混凝土。但是附著式振搗器都安裝在鋼模臺車的腰線上下部位，底部混凝土無法進行振搗，且由于引水隧洞部分洞段超挖嚴重，襯砌混凝土較厚，鋼模臺車自身配備的附著式振搗器根本無法滿足混凝土的振搗要求，因此，在混凝土澆筑過程中根據不同的澆筑部位打開鋼模臺車相應的進料窗口（底部、頂部、腰線上下均有），在進料窗口采用軟軸式振搗棒對混凝土進行振搗。

2.頂拱部位混凝土澆筑

引水隧洞部分洞段頂拱超挖嚴重，巖面起伏較大，鋼模臺車進料口距頂拱圍巖距離最大的高達1.5～2m左右，若完全以鋼模臺車進料口進行混凝土澆筑頂拱部位是很難澆筑密實的，因此，在進行頂拱混凝土澆筑時采用的施工方法是預埋尾管，每一個澆筑倉至少預埋3根尾管，澆筑尾管埋設的原則是安裝在頂拱部位超挖較高處，管口距圍巖的距離為10㎝左右，澆筑順序是從澆筑倉的一端向另一端逐步澆筑，并且要求澆筑施工人員在進行頂拱部位混凝土澆筑時加強對澆筑倉的觀測，確保頂拱部位的混凝土澆筑密實。

3.下1/3底拱混凝土澆筑

水庫引水隧洞由于前期開挖進度滯后，導致混凝土襯砌施工工期緊張，為了加快施工進度，采用分洞段增加工作面的方法交叉平行施工，因此，為了滿足洞內的交通要求，部分洞段采用穿行襯砌臺車先進行上2/3邊頂拱襯砌，后期再采用針梁襯砌臺車進行下1/3底拱襯砌。

（五）通風技術

隧洞施工中，由于開挖爆破炸藥的分解不完全和內燃機運轉時排放的大量有害氣體，必須及時通風凈化空氣。同時，隧洞施工的作業人員需要不斷補充新鮮空氣，規范規定每人每分鐘應擁有3m3/min新鮮空氣。目前國內隧洞施工中的通風問題通常采用通風機械與風管壓入的方法解決。當壓人式通風難以滿足要求時，根據國內外的施工經驗，一般都采用壓入式和吸出式兩套風管混合通風。如我國目前單向掘進長度最長（5238m）的盤道嶺隧洞，通風方式采用88—1型2×55kW軸流式通風機，風量為1OOm3/min，爆破后吸出污濁氣體出碴時壓入新鮮空氣的交替變換通風方式；又如單向掘進長度為3666m的魯布革引水隧洞，采用DF—lOOJW37型可逆式軸流風機，風量為1OOm3/min，爆破后逆向轉動吸出污濁氣體，其他時間則向洞內壓人新鮮空氣，在開挖面另加一臺PF—60SW15型軸流風機，保證工作面通風良好。

本引水隧洞施工采用混合式通風。在隧洞進出口分別選用BI（J66—1）型礦井軸流通風機，吸風量為167m3/min。為保證掘進工作面作業人員平均擁有的新鮮空氣不小于3.0m3/min，在兩個工作面各配置一臺I（J66—1）型礦井軸流風機向掌子面送風。

（六）監測方法

1.地質和支護狀況觀察

地質和支護狀態觀察。每次爆破后觀察確認圍巖名稱、類別、巖層傾角，走向及變化情況與趨勢，斷層、節理、裂隙發育、發展情況、洞內滲水、涌水部位、里程、流量等作地質狀況的觀察作地質描述。觀察頻率每循環一次。

支護狀況觀察，對初期支護和二次襯砌的情況進行觀察，并注意位移，變形發展趨勢，以保證施工安全和反饋支護結構是否合理。

2.周邊位移量測

II、III類圍巖每50m一個斷面，IV、V類圍巖每30m一個斷面，每個斷面設兩條水平測線，主要量測邊墻，邊墻與拱部相對位移，是判斷圍巖穩定性的重要手段，主要工具為收斂計。

3.拱部下沉量測

用以判斷拱部穩定性，防止坍方，量測點布置與周邊位移量測相同，每個斷面拱頂部位安設一個觀測點，在后面設一個固定水準點，用精密水準儀量測出拱部標高，計算出拱部下沉量。

參考文獻：

[1]李志華.水電站建設中引水隧洞施工技術淺析[J].中國高新技術企業（中旬刊），2014年1期.

[2]萬勝.大路梁子引水隧洞施工技術淺析[J].四川水利，2012年1期.