水利隧道工程洞身開挖與襯砌施工方法的應用

張 正

(寧夏回族自治區水利水電工程局，銀川 750000)

水利隧道工程洞身開挖與襯砌施工方法的應用

張 正

(寧夏回族自治區水利水電工程局，銀川 750000)

為了改善隧道施工過程當中因受到地質環境、自然條件、施工條件等多方面因素而造成隧道發生變形、裂縫等，應從洞身開挖和襯砌施工這兩個關鍵技術環節入手，進行嚴格的施工質量把控。文章結合實踐應用著重對洞身開挖、襯砌施工進行了技術分析，并采取科學有效的控制方法確保水利隧道工程的安全性，最終提升水利隧道工程的施工質量。

水利隧道工程；施工方程；洞身開挖；洞身襯砌

0 引 言

隨著2015年中央1號文件的發布，國家對水利工程建設愈加重視，水利工程是一項造福子孫、利國利民的工程，具有深遠意義。隧道施工是水利工程中的重要組成環節，因受到地質環境、自然條件、施工條件等多方面因素影響，導致隧道發生了裂紋、變形、坍塌等破壞現象，造成了嚴重的不良影響。洞身開挖和襯砌施工是隧道工程中的主要施工過程，做好這兩項施工程序可以較好的延長水利工程使用壽命和減少后期運行維護費用。因此應加大對洞身開挖與襯砌施工的重視力度，并對洞身開挖與襯砌施工技術進行全面深入了解，采取改進措施以促進水利工程的穩定發展。

1 水利隧道洞身開挖施工技術分析

1.1 臺階開挖技術分析

臺階環狀開挖施工中，應采用預留核心土挖掘形式，在施工中始終遵循“安全第一、質量至上”的方針進行操作。水利隧道工程施工前，施工單位應實地進行勘測，根據施工地點、地質環境以及周圍自然環境進行全面分析，并做好施工計劃和施工方案。尤其對特殊的施工區域應進行區別對待，可采用臺階開挖技術形式進行針對性施工。由于臺階開挖形式挖掘速度緩慢，應對該施工地點做好相應防護措施，并對施工臺階的高度、長度等進行有效控制，一般臺階長度要求為50-80m，使之封閉成環來提高施工質量。

1.2 光面爆破技術分析

在水利隧道洞身開挖過程中會受到地質環境等多方面因素影響，會嚴重影響到隧道施工質量，因此在隧道工程施工前對隧道洞身開挖施工技術進行分析。在水利隧道開挖過程中主要利用爆破和機械設備施工，首先在光面爆破過程中應注意對巖石面進行打磨；其次施工中要對隧道洞身進行有效保護，特別是從中心地進行的光面爆破工作，在爆破挖掘時應預留適當的土層巖柱，一般要求土層巖柱高度不低于5m。再次在洞身開挖時應預留70-100cm的保護厚度,再使用人工光面爆破技術形成閉環形式。

1.3 洞身開挖注意事項

對隧道圍巖進行開挖施工時首先需做好支護工作，對于特殊軟弱地質應采用人工作業和機械挖掘機作業相結合的方式。①針對人工作業方式無法開挖的區域應利用臺架手持風鉆進行鉆孔，再對水利隧道洞身進行松動爆破施工。②一般出渣方式為上臺階出渣，需要通過人工翻渣處理；下臺階出渣要利用挖掘機等機械處理。③洞身土石開挖應采用循環進尺方式，應能夠立起1榀鋼架，直至架立隧道洞身的拱部鋼架全部結束后再對縮腳錨桿進行設置，確保鋼架不出現懸空或沉降問題，檢查完畢后對系統錨桿進行噴網支護。另外在隧道上級圍巖拱部支護完畢后，可以利用弱爆破施工和風鎬施工相結合進行開挖作業，避免施工環節破壞初期支護設施。需要注意的是隧道洞身上、下臺階之間需按照施工圖紙預留一定坡度。所有開挖工作結束后，要結合自身地質情況設置好臨時仰拱。對于隧道洞身下臺階開挖方式，也需要利用人工作業及挖掘機作業相結合的作業方式進行鉆孔爆破作業，要注意檢查防止出現拱角懸空的現象。洞身開挖施工后，要隨著開挖進度做好下部鋼架以及鋼筋網錨桿等結構布置，以便進行混凝土噴射施工以及混凝土灌注施工等，從而使其與洞身拱墻構成完整支護整體。

2 襯砌施工技術在實際施工中的應用分析

2.1 襯砌施工常見問題分析

襯砌施工是隧道工程中的一項重要施工程序，一般采用的施工方法為利用鋼筋混凝土材料在隧道洞身周邊修筑起堅固的支護結構，達到預防圍巖變、坍塌的目的。實際施工中，在襯砌施工中出現了一些質量問題，嚴重影響了隧道工程的穩定性和運行安全性，必須加以重視。常見問題和原因分析主要有以下方面：

1)表面缺陷：包括起拱線以下墻體出現局部麻面、蜂窩等現象，造成這種狀況的原因很多，主要原因多為水泥與骨料配比不合理或是砂石顆粒度過大；還有就是一次振搗混凝土太厚、振搗未達到指定層或未進行振搗、用過的模板清理不干凈、以及未到標準強度過早拆開模板等原因造成的；再有就是振搗過程中未排凈混凝土中的氣泡或摻水過多，水分蒸發后出現氣孔現象。

2)襯砌沉降變形：由于地質環境以及周邊水脈條件等形成復雜，且變化較大，造成基礎與隧道發生一些沉降變形，整體均勻下沉應保持在規定范圍內，但不均勻沉降就會造成襯砌混凝土出現變形、裂縫，而出現滲漏水現象，治理難度較大。應遵循“疏堵結合”的原則，根據斷層、巖體、地下水等條件設置排水溝，將涌出的水疏走來減少對襯砌的破壞。

3)襯砌錯臺：在施工過程一般需要進行二次襯砌施工，很容易在襯砌接縫處出現錯臺現象。主要原因有以下方面，首先臺車制造時自身存在前后斷面尺寸存在誤差；其次是在使用過程中臺車受損變形或是因混凝土壓力作用下致使臺車模板出現變形，也會使襯砌接縫處出現錯臺問題；再次就是臺車支模時，曲線支頂過程中臺車與襯砌混凝土搭接部分稍長，也會導致接縫處漏漿出現錯臺問題。

4)地下水腐蝕：由于在山脈中有大量地下水存在，環境水中的鉀、鈉、鎂等硫酸鹽與混凝土中氫氧化鈣反應后生成硫酸鈣，硫酸鈣與混凝土熟料礦物水生成高硫型水化硫鋁酸鈣，俗稱鈣礬石，由于鈣礬石的沉淀結晶會造成混凝土脹裂，發生裂縫或是塌落，應做好針對性防范措施。

5)混凝土裂紋：主要發生在襯砌混凝土與噴射混凝土黏固不牢時，導致出現分層現象，襯砌混凝土因承受應力不均易產生裂紋問題。

2.2 施工中放線的應用分析

在襯砌施工前要進行測量放線，測量放線的準確度直接影響隧道工程質量。因此在測量過程將渠坡建成后，再進行全面測量，應保持各個測量線間水平程度控制在2.6m，并將9m的范圍做為測量線之間的間隔距離，同時施工人員要利用有關設備設施對渠坡高度進行標記。另外，施工人員在隧道工程測量放線時應當做好與之對應高程點，以便科學合理使用。

2.3 水利隧道工程養護過程中的應用分析

在襯砌施工中主要以混凝土材料為主，施工過程中要對混凝土支模、振搗等施工工作進行嚴格監督，同時水泥混凝土后期養護也特別重要。因此在水利隧道混凝土施工后應做好后期養護工作，混凝土凝固后達到施工最終目的，進一步科學養護才能達到最佳強度。一般養護不低于28d，可適量覆蓋草簾、苫布等遮蓋物，特別注意混凝土內外溫度差，為了降低溫度梯度影響，每天至少兩次噴霧或灑水濕潤來保證混凝土質量，科學養護可以提高襯砌施工后期防水性能。

3 一次支護中的應用分析

在整個水利隧道工程施工中一次支護十分重要，施工人員采用相應施工設備才能做好鋪設工作。隧道工程一次支護中施工人員應對工膜進行裁剪，再對其進行土層碾壓，一次支護過程中應加強重視壓實支護邊緣的工作，一般可以利用沙袋等重物進行碾壓，碾壓工作結束后收集剩余工膜以備下個環節使用。

一次支護完成后，還需要進行重復壓實工作，一定要保證隧道土層的壓實平整性能。在一次支護過程中要對每一個土層面間的距離進行測量，一般要求土層面間距離為10cm，避免發生相互干擾。在一次支護過程中還要由專業人員對每一個土層進行雙縫連接，在雙縫連接施工結束后應當對所連接部位進行打孔檢驗，確保質量合格。

4 施工中質量管理

1)一般所用原材料在選購和使用前都需要有關部門質檢人員進行全面檢查，審核完畢后才能投入使用，但實際當中由于部分人員責任心不強導致不合格材料進入施工現場，勢必會造成混凝土強度降低，甚至出現“豆腐渣”工程。

2)因混凝土施工人員因學歷、綜合素質、作業習慣不同，而且施工中涉及多道工序的銜接問題,上一道工序不合格致使下一道工序也會返工,甚至出現質量問題導致事故發生。因此引入“點檢”制度,在施工前由技術人員對重要關鍵點進行標注劃分,當施工到某一節點必須由專業負責人員驗收合格后方可進行下一道工序。通過此制度把控每一細小節點的合規性,確保工程質量符合要求。

5 結 語

在我國的水利施工建設當中隧道工程逐漸增多，洞身開挖與砌筑施工都是其中的重要環節，同樣也是施工中易出現問題的節點。文章結合理論與實際應用進行了技術分析，在實際施工中還需技術人員根據不同的水利隧道情況，針對性采取適合的施工方案，打造優質放心的水利隧道工程。

[1]黃譜.隧道開挖技術的探索[J].中外企業家，2014(26)：111，115.

[2]吳煥通，崔永軍.隧道施工及組織管理指南[M].北京：人民交通出版社，2005.

1007-7596(2017)10-0160-02

U455.4

B

2017-09-14

張正(1978-)，男，寧夏銀川人，工程師，從事水利工程施工管理工作。