淺談水工隧洞工程施工技術要點

陳林

【摘 要】本文淺析了水工隧洞工程的結構特點、施工工藝及相關配套施工技術，為今后參與水工隧洞工程施工提供借鑒。

【關鍵詞】水工隧洞；施工；技術

【Abstract】This article analyzes the structural features， the construction process and related technical hydraulic tunnel construction project， provide a reference for future involvement hydraulic tunnel construction.

【Key words】Hydraulic tunnel；Construction；Technology

1. 水工隧洞工程的簡介

水工隧洞工程分導流隧洞和引水隧洞，一般由進明渠、進水塔、洞身段、出口明渠等主要結構物和進出口擋水圍堰等臨時結構物組成。進口、出口明渠較長，邊坡較高；隧洞洞身多為圓形斷面，進口段為漸變結構，中部有封堵段（漸變斷面）。出口明渠由底板、導墻等結構物組成。

2. 主要項目施工技術

2.1 進口、出口明渠開挖。

水工隧洞進出口明渠邊坡較高，一般均達15 m以上，上部為全風化覆蓋層，下部至強風化區。需分層、分區開挖，分層支護，可采用人工風鉆、三臂鑿巖臺車水平鉆爆破或潛孔鉆等豎直鉆孔梯段開挖。人工風鉆開挖層高1.5～1.8 m，潛孔鉆開挖層高一般為2.5～6.0 m。

2.2 洞身開挖。

（1）圓形隧洞身一般需分多層開挖施工。上部開挖與普通隧道施工方法基本相同，視圍巖工程地質條件，Ⅱ、Ⅲ類圍巖采用全斷面法，Ⅳ類圍巖采用上下臺階法，Ⅴ類圍巖采用預留核心土環形開挖法。進口漸變段、洞身加寬段等特殊部位一般采用多臺階法開挖，以確保施工安全和洞身穩定。洞身上部開挖采用無軌運輸，裝載機裝碴。

（2）洞身底層采用控制爆破技術，挖掘機裝碴，無軌運輸。底部（特別是圓形隧洞）開挖須十分小心，防止造成較大超挖，循環進尺不宜太大，以2～3 m為宜。裝碴作業對隧洞底部圍巖擾動較大。全風化或破碎松散圍巖段需預留保護層，機械清碴至20～30 cm厚度時，應改由人工清碴，所有浮碴、松動塊石、積水必須清理干凈，如果底部開挖控制不好，清底后超挖非常嚴重，有時超挖量甚至達到設計砼厚度的1～2倍，需全部用該部位同標號砼回填，成本較高。水工隧洞開挖的基本要求是“限超不欠”，且在實際施工中執行得比較嚴，二次襯砌結構中有大量鋼筋，如果出現欠挖，則鋼筋就難順利安裝且造成保護層不夠。

2.3 建筑物基礎開挖。

進水塔基礎等部位為重要的建筑物基礎，為減少爆破震動對基礎圍巖的不利影響，防止損害圍巖內部結構，須采用預留保護層法開挖。完整性較好的圍巖預留保護層厚1.0m左右，上部0.8m采用淺孔松動爆破開挖，底部0.2m采用人工撬挖至設計高程。完整性較差的圍巖預留保護層應大于 1.0m，均采用人工撬挖完成。

2.4 建筑物基礎清理、驗收。

建筑物基礎清理標準相對嚴格，預留保護層開挖完成后與監理工程師進行聯合測量，檢查開挖斷面是否滿足設計要求，一般不允許存在欠挖。完整性較好的圍巖清除浮碴、人工撬除松動巖塊、打除巖石尖角、對光滑層面進行鑿毛等處理后，用高壓風水吹洗巖面至干凈，清除積水、巖屑、油漬，對于破碎松散圍巖則用高壓風吹干凈。斷層破碎帶及影響帶部位依規范或設計要求進行加深處理，挖除深度為破碎帶寬度的1.5倍。經過上述處理，由業主、監理工程師、設計代表、當地質檢部門、施工方共同組成的聯合驗收組檢查、簽認覆蓋驗收資料后方可開始下道工序施工。

2.5 明渠結構物施工。

進口明渠主要結構物為進水塔、導墻及底板，出口明渠主要結構物為導墻、底板、消力池等。導墻、底板主要為平面結構，底板采用普通組合模板立模，導墻一般采用大面懸掛模板立模。進水塔、消力池主要為異形結構，采用木板加工成異形模板，其表面需覆蓋一層較為光滑的膠合板以保證脫模后砼表面光潔。進水塔為過水隧洞的關鍵結構物，門槽、門楣等預埋件及金屬結構安裝、二期砼結構尺寸要求精度高，是施工質量控制的重點和難點。

2.6 洞身襯砌結構物施工。

作為有壓結構，水工隧洞洞身二次襯砌砼設計厚度一般在800 mm以上，部分設計厚度達1800 mm以上，且均有配筋，主筋一般為φ28～φ36的二級鋼筋。對于隧洞二次襯砌厚度大、含筋量大的特點，合理的施工組織及方案是保證順利施工和工程質量的重要前提。主要的施工設備配置：大能力砼輸送泵、鋼筋臺車、底拱模板臺車、邊頂拱臺車，具體數量以施工進度確定；鋼筋臺車主要用于安裝邊頂拱部位結構鋼筋；底拱模板臺車用于洞身底拱結構砼施工，長度一般為6～8m；邊頂拱模板臺車用于洞身邊頂拱結構砼施工，最大長度應以洞身最小平曲線半徑確定。底拱、邊頂結構砼均采用泵送入倉，附著式平板振動器配合插入式振搗器振搗。

2.7 臨時擋水圍堰施工。

水工導流隧洞等建筑物一般都臨近河邊且低于河水正常水位，進出口段基巖裂隙均較發育，透水性好，故進出口明渠施工前必須做好擋水圍堰。

預留巖坎是在開挖明渠的過程中預留一定高度、寬度的巖體暫不開挖，以保證汛期明渠及洞內干施工，洞內及明渠各項目施工完成后進行爆破拆除，其特點是施工準備期短，前提是預留部分的圍巖完整性較好且經帷幕灌漿處理后無較大滲漏現象.土石圍堰是明渠開挖施工前在河岸處填筑圍堰，多由粘土心墻、石碴反濾層、塊石護面構成。其特點是帷幕灌漿工程量較小，但基礎必須開挖至弱風化基巖，施工難度大，且只能在枯水期施工。

2.8 水泥灌漿施工。

水工隧洞砼襯砌后，因塌方、超挖及砼收縮形成的空隙必須進行回填灌漿，在砼施工期間預埋灌漿管，待砼澆筑7天可開始灌漿作業。導流隧洞位于庫區的淺埋段一般設計有固結灌漿，在襯砌砼施工期間預埋導向管，回填灌漿完成后鉆固結灌漿孔，進行固結灌漿.進水塔門槽底襯、導軌等鋼結構部位施工后需進行接觸灌漿以填充金屬結構與砼之間的空隙。

3. 其它要求

3.1 工程地質素描。

水工明挖邊坡、洞挖及結構物基礎開挖后覆蓋前，需及時作地質素描，由設計和施工單位共同完成，對開挖后實際出露圍巖的類別、產狀、風化程度及斷層、擠壓帶結構等進行詳細記錄和描述，是完善永久結構設計的重要地質資料，也是施工方向發包方申請超挖、工期等項目補償重要資料之一。工程地質素描是竣工資料的一部分，需與其它資料共同歸檔保存。

3.2 監控量測。

水工隧洞進出口邊坡高度較高，且下部為主要施工場地，高邊坡的穩定情況對下部施工影響較大。邊坡開挖后均需進行沉降、水平位移等項目補充設計的重要資料。大斷面隧洞洞身開挖后需根據地質情況在不同部位進行拱頂下沉、水平收斂、錨桿應力、拱架應變計等項目觀測。

3.3 結構砼外觀質量。

水工砼結構物外觀質量要求較嚴，砼施工過程中因振搗、澆筑工藝等影響，表面易產生蜂窩、麻面；因停電、機械故障等造成砼施工中斷時間過長時需作特殊補強措施，以免產生冷縫形成不利受力結構面。上述施工缺陷和外觀缺陷部位在高速水流長期沖蝕作用下易產生較大空洞，導致結構破壞。故施工過程中應嚴格加以控制。

3.4 防排水。

水工隧洞開挖施工期在滲水部位施作臨時排水孔排水，以減少水壓對洞身穩定的不利影響。洞身襯砌一般無防水要求，即“排而不堵”，施工時預埋排水孔導向管，襯砌后通過導向管鉆永久排水孔。施工縫、結構縫處均不設止水帶，只在進水塔與洞身連接處、有接觸灌漿處等部位設有銅片、止漿銅片。

4. 結束語

了解水工隧洞工程施工的以上特點，有助于我們在以后參與類似工程施工，供制定總體施工方案、選取施工工藝參考，不足之處敬請專家指正。

[文章編號]1619-2737（2015）12-08-605