水利小斷面土質隧洞施工技術探討

呂建林 廣東華隧建設集團股份有限公司

1.工程案例

該水壩周邊建筑物有：擋水建筑物、泄水建筑物、輸水建筑物等。泄水建筑物主要利用深孔洞進行泄洪，輸水建筑物內部有隧洞和暗渠共4.4千米，新開兩個施工支洞和工作面長度10648.5米。主要建設方案為建造半地下補水泵站，將水引到入水隧洞當中，利用輸水隧洞將水反向輸送到水庫。

1.1 引水隧洞進口地段地質評價

該施工地區距水壩上游600米左右，該地區山坡較為平緩，大部分為青灰灰綠色泥質粉砂巖，在該巖體當中還夾雜巖屑粉砂巖，粉砂質泥巖等。土層走向與隧洞洞軸線走向斜向相交，整體強風化帶厚度四到八米，弱風化帶厚度六到十一米。

1.2 隧洞洞身段施工地質評價

隧洞洞身段地層巖下部主要由大白地組的中細粒巖屑石英砂巖等組成，整體的抗風化和抗軟化能力較強，土層基本穩定。該地區由于受到地域構造的影響，隧洞以斷層構造發育為主，地質當中雖然存在兩到三條規模較小的斷面，但對于周圍掩體不會產生較大的影響。整體巖石力學性質以壓性和壓扭性為主。

2.小斷面隧洞施工的難點

首先對于該隧洞項目的建設來講，單向掘進的距離過長最長超過了2100米，而且隧洞在施工建設時存在較多的拐彎施工內容，長隧洞拐彎隧洞對整體的通風、供電、排水、出渣等施工內容有著較大的要求，在該工程項目建設的過程中，通風和供電工作是難點和重點工作內容，會直接決定該項目能否順利進行。

其次，該案例在實際的隧洞開挖過程中不同土層需要進行不同斷面的開挖，主要有圓形開挖斷面和馬蹄形開挖斷面，在圓形開挖斷面施工過程中需要鋪墊一部分石渣，這樣才能夠保證軌道的平順連接，保障工程項目的順利進行，為作業人員的施工安全提供保障。但該施工方式后期需要將石渣清理干凈，會給施工增加一定的施工量。如果清理不干凈又會增加額外的成本投入，影響到工程的施工進度，該部分的內容相對于馬蹄形斷面的開挖內容來講，施工難度較大，需要施工人員更加重視。

3.小斷面隧洞施工的技術要點

3.1 施工方案的設計確定

首先需要到施工現場進行實地的勘察，收集相關的數據，進行施工圖紙的繪畫。其次根據現場的實際情況和施工設計圖紙等內容，進行施工方案的設計和規劃。最后在開挖工作之前組織有關人員對施工方案進行比較，充分考慮施工質量和施工工期的要求，合理的選擇合適的施工方案。通過分析研究后，本文在施工過程中選擇以下施工方案：

本工程項目在施工過程中，以隧洞施工為主要施工內容，重點進行隧洞的掘進施工，在整個施工進行的過程中要保證整體連續緊湊的作業。通過開挖、通風、出渣、支護四部分施工內容循環進行實現快速的隧洞掘進，另外在施工的過程中需要對各工序之間的施工內容進行協調，避免各施工環節所帶來的影響，保證工程項目的有序進行，提高工程的施工質量。

3.2 施工要點

3.2.1 掘進的方法

在施工的過程中主要利用利用新奧法理論概念來指導該項目的施工，如圖1所示為新奧法支護施工流程圖。由于隧洞本身空間狹小，因此在實際的隧洞開挖過程中要根據施工現場的實際情況進行具體的分析，制定合理的施工方案，提高土層開挖的工作質量，盡可能的降低對周邊土層的干擾，保障施工的順利進行。

圖1 新奧法施工流程圖

圖2 隧洞錨噴網支護

需要對該施工環節進行嚴格的質量監督，為后續的施工建設奠定良好的基礎。

3.2.2 隧洞超挖、欠挖的控制

隧洞在掘進的過程中嚴禁出現欠挖的工作問題，徑向的超開挖值要小于150mm，因此在實際的隧洞土層開挖的過程中，要控制開挖的各項參數，嚴格按照技術要求標準進行掘進。施工保證施工質量符合標準要求。另外在實際的生活過程中還需要重視以下幾點內容：

①首先在開挖工作進行之前，需要根據現場實際施工情況地質情況進行具體的分析，合理的控制開挖工作的各項參數，選擇合適的開挖儀器設備，提高土層開挖的工作質量。

②其次需要對過往的隧洞掘進工作經驗進行總結，對目前的工作進行不斷的調整，以此來獲取最佳的開挖效果。

③第三，需要提高打眼的精確度，尤其是周邊打眼的精確度，這會對超挖值產生直接的影響。

④對各施工段面進行及時的檢查，并形成信息反饋給管理人員，這樣能夠及時了解施工后斷面的情況，分析各項原因，以此來修正后續的施工參數。

3.2.3 特殊地質的處理

該隧洞在施工的過程中存在一定的斷層和復雜的地層，為了防止不良地質影響到隧洞的施工，避免出現沉陷變形等問題，對于不同的地質土層，需要利用不同的支護手段來提高該處的施工質量。

①對于淋水地段來講，為了避免在施工過程中出現涌水問題，在施工之前，先讓裂隙當中的水得到釋放，之后利用拱形鋼架在鋼架外部鋪設塑料布，在底板設置水井，這樣淋水能夠從塑料布進入到底板中的水景，再利用抽水泵澆水排到洞外，就能夠保證工程的順利進行，提高隧洞開挖的質量。該方法也被稱作拱架支護，主要利用型鋼、鋼管等將其加工成施工建設所需的形狀以此來控制隧洞的變形，保證隧洞掘進工作的順利進行，提高施工的安全。

②在實際的掘進過程中可能會出現塌方問題，針對不同類型的塌方需要制定有針對性的解決措施。如裂隙擴張出現的小塌方問題，可以利用加強錨噴網法來解決，既能解決塌方問題，又能夠保證施工的順利進行。對于塌方體狹長的小塌方，可利用挑梁法對整體進行支撐后，利用錨噴網對塌方處進行修補。對于中等塌方來講，由于塌方量在十米左右，一般利用錨噴網法、插筋排架法等方法進行處理。所謂的錨噴支護是指利用金屬錨桿和混凝土共同作用，來實現隧洞內部的支撐，該支護方式分兩種，一種為永久性支護，另一種為臨時性支護。在隧洞開挖的過程中一旦出現塔防問題，通過利用錨噴網能夠使錨桿、混凝土噴層和周圍土層形成一個共同的體系，既解決了塌方的問題還保證了施工過程的安全，如圖2為隧洞錨噴網支護。

在實際的隧洞施工過程中，地下情況十分復雜，塌方的實際處理方法也沒有固定的模式，需要根據現場的實際情況進行具體的分析，合理的選擇塌方的處理方法，但也可以總結過往的施工經驗提前做出一定的預防措施或制定預防方案，這樣一旦發生塌方問題也能夠及時有效地進行問題的解決，保證工程的順利進行，將塌方問題所帶來的損失降到最小，提高施工的安全性，保障施工質量和施工人員的生命健康安全。

4.結束語

綜上所述，傳統的水利小斷面隧洞施工依靠傳統的機械方式和操作進行，會受到工作空間的影響，整體施工效率較低。對于水利工程項目來講，水利小斷面隧洞施工會對整體項目產生非常大的影響，通過對相關施工因素進行分析研究后，在未來應當對相關配套技術進行深度的分析研究，并且研發出與技術相匹配的施工設備，這樣才能夠提高水利小斷面隧洞施工的整體質量，促進我國水利工程項目的建設和發展。