淺談引水隧洞初期支護(hù)施工工藝

張 刻

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730030）

水電工程引水隧洞施工中，由于開挖路線較長，整個工程量較大，開挖洞徑較大，在實(shí)際施工中會由于不良地質(zhì)因素，造成涌泥、涌水或是坍塌等問題，不利于后期施工的開展。對此，在引水隧洞開挖后要做初期支護(hù)處理，保證引水隧洞的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高工程質(zhì)量，避免不必要的安全事故。要重視并加強(qiáng)初期支護(hù)工序控制，根據(jù)地質(zhì)情況和工程需要，設(shè)計穩(wěn)定性強(qiáng)的初期支護(hù)施工方案，優(yōu)化初期支護(hù)施工工藝，進(jìn)而保證引水隧洞工程的綜合效益。

1 工程概況

本工程為某水電站引水工程為例，取水口位于湯珠河下游附近，總長8995.652m，有4個引水支洞，隧洞斷面是城門洞型，通過對現(xiàn)場圍巖類型的分析，開挖尺寸設(shè)定為寬3.4m×高3.8m。在前期分析中，發(fā)現(xiàn)該隧洞地下水位高于洞頂120m，為了防止施工中的涌水問題，在初期支護(hù)分析中，以0.6倍折減系數(shù)外水壓力為前提，設(shè)計初期支護(hù)方案。

2 引水隧洞開挖

2.1 準(zhǔn)備工作

在引水隧洞開挖中，先要做好開挖準(zhǔn)備工作，根據(jù)工程特點(diǎn)，采用旋轉(zhuǎn)鉆爆法無軌運(yùn)輸施工方案，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)、支護(hù)、砼襯砌為一體的機(jī)械化施工作業(yè)，并采用光面爆破的方法，邊挖邊護(hù)，做好施工監(jiān)控量測與地質(zhì)報告，及時了解圍巖變形情況，調(diào)整支護(hù)參數(shù)，進(jìn)而提高施工質(zhì)量。

2.2 測量放線

在施工測量中，每隔20米設(shè)置1個中心樁和水準(zhǔn)基點(diǎn)，在排炮鉆孔前，根據(jù)隧洞斷面尺寸開展施工放樣工作，用紅鉛標(biāo)注輪廓線，并根據(jù)鉆爆設(shè)計圖進(jìn)行炮孔的布設(shè)，以兩側(cè)邊墻和拱頂水平線為開挖依據(jù)。采用施工導(dǎo)線和復(fù)合導(dǎo)線進(jìn)行施工測量控制。在開挖面推進(jìn)時，按照放樣指導(dǎo)中心線，每隔20米設(shè)置1個砼固定樁，在隧道掘進(jìn)至300m時，對隧洞方向進(jìn)行檢查，保證符合設(shè)計要求，運(yùn)用邊長200m高精度附合導(dǎo)線，輔助施工導(dǎo)線開展閉合測量，實(shí)現(xiàn)施工測量控制。

2.3 鉆孔

本引水隧洞工程前期分析中，多為Ⅲ類、Ⅳ類圍巖，具有較高的巖石完整性，可以選擇全斷面一次爆破開挖成型的方式，根據(jù)爆破后的情況實(shí)施錨噴支護(hù)。施工中選擇2.5m長鉆桿進(jìn)行鉆孔，鉆孔深度為2.3m，每排炮進(jìn)尺設(shè)置2m，每天2個循環(huán)，進(jìn)尺4m，估計每月進(jìn)尺100m。在本工程標(biāo)段中，Ⅳ類和Ⅴ類圍巖出現(xiàn)表淺部圍巖、紫馬溝地段，若選擇全斷面開挖法，要按照“短進(jìn)尺、弱爆破”的原則；針對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性弱或是成洞困難地段，要選擇上下斷面施工法，先開展上半斷面開挖，做好支護(hù)后開展下半斷面開挖，這類圍巖平均鉆孔為1.5m，每排炮進(jìn)尺為1.2m，每天完成2個循環(huán)，每月計劃進(jìn)尺70m。

2.4 爆破

本工程選擇全斷面光面爆破法，針對Ⅲ類圍巖以全斷面預(yù)留光爆破層光面爆破法為主，而Ⅳ類和Ⅴ類圍巖選擇“短進(jìn)尺、弱爆破”的全斷面爆破法，特殊地段選擇上下斷面短臺階法，其中上斷面和下斷面預(yù)留3m。根據(jù)巖石強(qiáng)度進(jìn)行不同爆速炸藥的選擇，針對有水地段選擇乳化炸藥，其他選擇2號巖石硝銨炸藥，配以毫秒雷管和塑料導(dǎo)爆管。在炮眼布置上，按照開挖斷面大小，以楔形掏槽為主，Ⅲ類、Ⅳ類圍巖地段鉆深2.3m，Ⅴ類圍巖破碎地段鉆深1.7m，光爆和孔距設(shè)為40cm。在裝藥中，掏槽孔和掘進(jìn)孔選擇耦合裝藥方式，而周邊空則選擇不耦合裝藥方式，將小直徑炸藥間隔綁扎，炮眼直徑是40mm，破碎地段選擇雙傳爆線。

3 出渣

3.1 通風(fēng)降塵

在出渣處理中，施工人員要使用風(fēng)水混合型水幕降塵器進(jìn)行通風(fēng)降塵，在隧洞口附近設(shè)置風(fēng)水混合型水幕降塵器，通過該降塵器促進(jìn)水的完全霧化，使得爆破中的粉塵迅速降塵，提高粉塵沉降速度。施工人員將該水幕降塵器布設(shè)在邊拱位置，在爆破前10min將水幕開關(guān)打開，爆破20min后關(guān)閉開關(guān)，主要促進(jìn)1～3μm粒徑粉塵的沉降，爆破后即可開啟壓風(fēng)機(jī)、射流風(fēng)機(jī)輔助通風(fēng)降塵，以達(dá)到較好的降塵效果。

3.2 出渣運(yùn)輸

本工程使用裝載機(jī)進(jìn)行裝渣，并通過自卸汽車進(jìn)行出渣運(yùn)輸，隧洞內(nèi)每隔100米布設(shè)1個錯車道，便于出渣運(yùn)輸。在運(yùn)輸過程中，組建專門的道路維修隊伍，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整和維護(hù)隧洞內(nèi)外道路，保證運(yùn)輸?shù)缆妨己茫岣叱鲈\(yùn)輸效率。同時，要合理安排運(yùn)輸車輛的調(diào)度工作，提高車輛利用率和周轉(zhuǎn)率，保證洞內(nèi)照明系統(tǒng)良好運(yùn)行，安排專人定期檢查照明系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)破損立即更換和處理，進(jìn)而提高出渣運(yùn)輸效率。

4 初期支護(hù)

4.1 錨桿

針對完整圍巖地段，在掘進(jìn)過程中，在進(jìn)尺段圍巖位置施打隨機(jī)錨桿，并設(shè)置系統(tǒng)錨桿，施工工序為“定位—鉆孔—清孔—填塞錨桿劑—插入錨桿”，嚴(yán)格檢查錨桿長度、角度和深度，滿足工程標(biāo)準(zhǔn)。在隨機(jī)錨桿施工中，施工人員要檢查圍巖結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)面清孔，合理布設(shè)孔位，使用錨固劑進(jìn)行錨桿錨固，鉆孔內(nèi)要全部填滿錨固劑，進(jìn)而保證錨桿施工效果。

4.2 鋼筋

在洞口內(nèi)進(jìn)行鋼筋加工制作，并運(yùn)輸?shù)蕉磧?nèi)進(jìn)行現(xiàn)場綁扎，提高作業(yè)效率，保證支護(hù)效果。

4.3 掛網(wǎng)

根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鋼筋網(wǎng)加工，以受噴面起伏情況為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鋪設(shè)，把鋼筋網(wǎng)與錨桿共同固定住，鋼筋交叉點(diǎn)和雙面受力鋼筋要通過鐵絲進(jìn)行捆綁、扎牢，并通過雙面焊接法進(jìn)行鋼筋接頭焊接。針對焊接困難的位置，使用單面焊接法，將鋼筋網(wǎng)、受噴面間的距離設(shè)為3cm。

4.4 噴砼

選擇42.5普通硅酸鹽水泥，配以5～15mm粒徑的碎石，根據(jù)配合比進(jìn)行砼水泥拌合，檢查拌合料的均勻性。在噴砼前，施工人員要掌握隧道斷面尺寸，及時處理欠挖部分開裂或是破碎的碎巖，及時清除墻角虛渣，通過高壓風(fēng)或是水進(jìn)行沖洗和處理巖面。在實(shí)際噴砼過程中，施工人員要先注水，再送風(fēng)，最后上料，結(jié)合受噴面與拌合物情況進(jìn)行注水量的增減，自上而下開展噴射作業(yè)，直到受噴面易粘著、呈濕油光澤為止。在噴射砼凝結(jié)2h后，施工人員要實(shí)施噴水養(yǎng)護(hù)作業(yè)，養(yǎng)護(hù)時間設(shè)為14d。養(yǎng)護(hù)完成后，施工人員要對噴射砼進(jìn)行強(qiáng)度檢查，通過噴砼特制模型開展抗壓試件檢查，進(jìn)而保證噴砼的抗壓強(qiáng)度符合工程設(shè)計要求。

5 結(jié)束語

在引水隧洞施工中，要對隧洞開挖、出渣、初期支護(hù)等工序進(jìn)行嚴(yán)格控制，加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理，做好前期的準(zhǔn)備工作，優(yōu)化施工設(shè)計方案，不斷提高初期支護(hù)工藝水平。