水利工程中引水隧洞施工技術的應用研究

冀 超

（山西省水利水電工程建設監理有限公司，山西 太原 030002）

0 引言

水利工程可以控制和調節自然界的地表水和地下水，水利工程的修建可以有效的控制水流，避免洪澇災害的發生，同時也可以滿足居民對水的需求，所以水利工程在我國社會發展中占有重要地位，引水隧洞施工一直是我國水利工程項目的重點和難點，引水隧洞施工技術包括很多方面，例如：開鑿隧洞、隧洞襯砌、隧洞邊坡支護、開鑿調壓井等關鍵的環節。這些施工技術較復雜，只有施工人員掌握較高的施工技術，才可以對這些環節進行科學合理的控制，才會有效地提高引水隧洞的施工質量和施工效率。

1 工程概況

結合我國某一工程的具體實例進行研究和分析，在進行引水隧洞施工時，要求引水隧洞總長為519 m，隧洞最大埋深為200 m，穿越的斷層主要有三條，引水隧洞的巖性主要有三種，即輝綠巖、石英閃長巖、少量的細晶花崗巖。實地考察發現，該工程引水隧洞的巖石完整，在引水隧洞施工的過程中主要應用到開鑿引水隧洞、排水系統、錨桿、混凝土噴射、襯砌等施工技術。

2 引水隧洞施工技術

2.1 開鑿技術

引水隧洞施工的首要內容就是開鑿技術。開鑿前需要進行實地考察，對引水隧洞的斷面、地理環境等因素進行綜合分析，不同種隧洞類型會有不同種類的開鑿方法，所以在開鑿施工之前，要對隧洞類型進行分析，根據隧洞類型科學合理的選擇開鑿方法，從而確保引水隧洞的施工可以順利的實施。實例項目施工采用全面開鑿法，就是在巖石地質施工環境中，采用一次性爆破技術進行開鑿，隧洞開挖爆破參數見表1。爆破完成后，就會形成隧洞，該隧洞會與整個隧洞相融合，隧洞全面開鑿結束后，施工人員可以利用較大的施工范圍進行其他的施工作業，進而有效的提高引水隧洞的施工效率[1]。

2.2 排水系統施工技術

引水隧洞排水系統的施工是引水隧洞施工中的重要組成部分。在進行引水隧洞排水系統施工時要注意天氣，雨天會嚴重影響施工的質量和進度，故引水隧洞排水系統的施工應盡量避開雨天，其中引水隧洞的頂部、地面、洞口的排水工作是排水系統施工過程中的重要環節。另外，在施工過程中也要設置一些防護措施，避免，突降大雨，大雨會破壞地表水與地下水的平衡性，雨水的沖刷作用會影響地基的穩定性。相關工作人員要對引水隧洞的排水情況進行記錄和分析，例如：對出水水質的組成成分、水量多少等數據進行詳細的記錄，然后以這些記錄為依據，對排水設施進行合理的建設。在進行引水隧洞排水系統的施工時，應注意對地面積水和地表水進行及時的清理[2]。

2.3 錨桿技術

在進行引水隧洞錨桿的施工時，會涉及到不同類型的鉆孔設備，不同類型的鉆孔設備在種類和規格上都具有較大的差異，鉆孔設備的選擇是根據實際的施工環境決定的，其中最主要的依據是土層和圍巖情況。在引水隧洞錨桿施工中，通常將干式排渣鉆孔設備應用到土層的鉆孔部位，施工人員也要控制孔深和距離誤差，要保證距離誤差不能超過150 mm；對于錨桿高度和位置，相關工作人員則要按照施工圖紙和施工標準進行確定；除此之外，相關的施工人員也要對錨桿進行檢查，觀察錨桿是否具有雜質，然后進行除銹等清潔工作，最后，灌漿管需要與錨桿進行有效的融合，隨著砂漿的灌入勻速的抽動，在灌漿的過程中如果發現沒有砂漿冒出，則需重新進行灌漿。圍巖的結構不同，采用錨噴的支護結構在類型上也存在較大的差異，所以在施工之前，一定要對巖石結構進行仔細的分析和研究，進而確保引水隧洞錨桿施工可以順利的實施[3]。

2.4 噴射混凝土施工技術

引水隧洞混凝土的噴射技術是引水隧洞施工中的重要環節，噴射方式的選擇，應注意噴射混凝土的抗壓應大于4 MPa且滿足施工要求。對于混凝土的養護情況和噴射的混凝土材料主考慮我國施工單位都提倡使用硅酸鹽水泥、粗砂、中砂等材料，且施工人員要對這些材料的細度值進行篩選和甄別，一般細度值應該在2.5以上，要注意避開含有二氧化硅的石料。如果施工過程中需要對這些材料進行攪拌，則要確保混合水中不存在影響混凝土強度的化學物質。在引水隧洞施工混凝土噴射施工之前，施工人員要進行多次的噴射混凝土配比實驗，只有混凝土材料符合施工要求，才可以將其投入到施工中[4]。

2.5 襯砌技術

引水隧洞襯砌施工加護需要對四周位移值和圍巖的結構進行科學的考察，擬定出詳細的數據，然后根據這些詳細的數據對引水隧洞襯砌的時間進行確定。在引水隧洞襯砌施工過程中，施工人員要對圍巖結構的變形速度進行控制，使其跟上引水隧洞四周的位移速度。在保證支護結構的表面無裂縫，且隧洞內的中線位置與斷面大小符合施工要求后，就可以進行脫模的工作[5]。

2.6 回填注漿操作技術

回填注漿操作技術是在引水隧洞襯砌施工完成之后進行，且在進行回填注漿的操作之前，應該對引水隧洞的頂部進行注漿實驗，將實驗結果以數據的形式進行整理，并依據這些數據進行回填注漿的施工。在回填注漿的施工過程中，對注漿施工的壓力參數進行控制，壓力值保持在2～3 MPa為宜，然后采用由高到低的順序進行回填注漿工作的操作，在注漿的過程中要對施工區域的長度、施工區域的連接部位進行控制。

3 引水隧洞施工分析

3.1 工作原理

引水隧洞開挖施工中，為了確定超欠挖情況，采用激光斷面測距儀對開挖后的隧洞進行檢測。激光斷面測距儀是利用激光對目標的距離進行準確測量，首先向檢測目標發射一束激光，再通過光電元件接收目標反射的激光束，通過計算確定觀測距離。激光斷面測距儀通過對測量數據進行計算分析，借助專用的圖像處理軟件，將測量結果與設計圖進行對比分析，出具檢測報告。

3.2 斷面現場驗證測試

根據設計與施工要求，對某引水隧洞的超前挖情況采用BJSD-2F型激光隧洞斷面測距儀進行檢測。檢測面為噴射混凝土表面，選取兩個檢測斷面進行檢測，圖1和圖2為激光掃描圖，檢測數據詳見表2。

表2 各樁號斷面檢測結果與分析

圖1 K12+320斷面激光掃描圖

圖2 K12+620斷面激光掃描圖

通過對表2和圖1、圖2進行分析可知，所測的兩個噴射混凝土超欠挖情況如下：K12+320斷面，超挖面積為1.123 m2，欠挖面積為0.642 m2，斷面偏差為0.542；K12+620斷面，超挖面積為1.346 m2，欠挖面積為0.540 m2，斷面偏差為0.992。

通過對欠挖部分進行進一步分析和量測，欠挖面積和欠挖深度有局部超出超過施工規范要求的允許偏差規定范圍。為了保證模筑混凝土厚度，應將欠挖部分予以鑿除，可使用風鎬做局部修整。欠挖部分處理完成后，經測量符合要求后方可進行模筑混凝土施工，以保證其斷面尺寸符合要求。超挖部分對模筑混凝土施工影響不大，可不予處理。

4 結論

引水隧洞施工技術是水利工程行業施工中的重點和難點，結合某引水隧道施工的過程，主要采用的施工技術包括開鑿技術、排水系統施工技術、錨桿技術、混凝土噴射技術、襯砌技術和回填注漿技術。通過激光斷面儀對兩個斷面檢測超欠挖情況，對引水隧洞施工技術的應用進行分析，經過分析可以得知，有局部超出施工規范要求的允許偏差規定范圍。為了保證模筑混凝土厚度，應將欠挖部分予以鑿除，可使用風鎬做局部修整。欠挖部分處理完成后，經測量符合要求后方可進行模筑混凝土施工，以保證其斷面尺寸符合要求。超挖部分對模筑混凝土施工影響不大，可不予處理。

引水隧洞的施工過程涉及到多種技術且每一個技術環節都較為復雜。為了有效的提高施工質量，應合理地設計施工方案，提高技術水平，為我國水利工程引水隧道施工的發展奠定良好的基礎。