水利樞紐工程中引水隧洞的施工技術

陳燚剛 李全

摘要：本文筆者結合某工程實例，通過分析施工組織，對隧洞流砂段支護及開挖的施工技術進行探討?？晒┩袇⒖?！

關鍵詞：引水隧洞；支護；進洞；出口

一、工程概況

某水利樞紐工程設置目標是主要是為了緩解大路梁子隧道水溝排水壓力而設置，其中引水洞進口與隧道進口的距離為緩坡地帶，大約為170m。引水洞斷面為城門洞型，引水洞全長780m，斷面凈尺寸為3.5m×3.65m（寬×高），縱向坡度為0.8%。引水洞主體穿越三疊系石灰巖地層，該地段基巖積壓破碎，巖層接近直立，裂隙水及巖溶水發育，節理、裂隙發育。地質存在突涌、斷層、巖爆、膨脹巖、瓦斯、流沙、巖溶、滑坡等不良地層情況的可能性極大，隧道穿越地層存在玄武巖、砂巖、石灰巖、頁巖和泥巖；洞身范圍內有煤層、斷層。所以在分析該引水洞地貌的基礎上，因地制宜，在洞口附近設置拌和站及砂石料堆放場，設置生產區、生活區房屋；工程施工期間，充分利用山上的水來作施工及生活所需要；生活用電將通過將電接至施工駐地來解決，具體是安裝變壓器，為預防意外情況，備用內燃發電機。

二、施工技術組織概況分析

1.施工技術方案選擇

本工程施工道路布置、開挖出渣方案、壩體填筑施工工藝和特殊段處理等，是本工程施工布置設計的重要及關鍵技術問題。本工程大路梁子隧道引水洞設計全長780m，圍巖基本情況：二類圍巖，占全隧道長度為13.8%108 m；三類圍巖444m，占全隧道長度為56.9%；四類圍巖228m，占全隧道的長度為29.3%。

2.進洞方案

通過各方面的探究和分析，確定最后的進洞方案：首先，依據設計圖紙的需求，進行洞頂排水溝、截水溝以及水溝；然后上一個工序檢測合格后，進行坡度刷坡的施工。開挖工序方面，一般采取人工開挖方案，以確保工程穩定施工，比如使用工具對邊仰坡及洞口處進行開挖，順序從上到下進行施工，完成后對其進行適當防護。

3.出口方案

方案設計的出口端方案為柱式洞門，施工時根據設計圖紙需求對洞頂進行截水溝施工；接著，進行邊坡錨噴防護工序；最后，待前面工序經檢測合格后，進行按二類圍巖淺埋段進行洞頂的施工。初支完成后，要及時進行二次襯砌施工工序，完成這一工序后，再進行洞門端砌筑。

三、隧洞特殊地段超前支護施工技術

這一階段的施工技術，重點在于掌握圍巖地質的情況下，應配置好有經驗的管理人員和施工技術人員，同時備足鋼格柵（或型鋼拱架）、噴漿機、注漿機、高標號水泥、高標號水泥、水玻璃、稻草、方木、花管、焊管、鋼軌等材料。

1.超前探孔工序

在鉆眼前應打入6m 長焊管作超前探眼；且要求每次探眼應做到直墻腰部2 根、起拱線位置2 根、頂拱1 根，數量不得少于5 根，以確保洞穴流砂在開挖爆破過程中不會造成

坍方。在探眼掘進過程中如果發現圍巖比較松軟的現象，或從焊管中涌出裂隙水、流砂等現象，要及時采取處理措施，如臺階法施工處理，或采取短進心、早封閉、強支護、弱爆

破等施工處理措施，同時要做好施工前一些預防方案的擬定，如為了最大限度引排流砂體內的積水，涌水量較大時可多打花管。

2.超前支護工序

在設計開挖輪廓線基礎方面，待確定流砂層長度后，輪廓線徑向放大20m～40m，同時將焊管、花管超前支護打入起拱線位置；并要求將超前管棚縱向嚴格按平、順、直等原則要求打入，且橫向不宜留有空隙，以避免發生流砂滲出縫隙的質量問題。

四、隧洞特殊地段開挖及支護技術

1.臺階法開挖工序

本工程主要是在施工方案篩選過程中，考慮到隧洞流砂的流動性非常明顯，如果進行全斷面開挖容易發生質量問題，所以決定選取臺階法，且先進行上半部人工開挖，每環進尺宜<0.5m；開挖完成上半部后，將共管打入滲水位置，且要注意不適宜對其進行封堵處理，還要排放地下滲水；如果實際情況確實需要封堵流砂位置，可采用管棚（顆粒比較大的情況下）或稻草（流砂內滲水的情況）進行處理。根據已掌握的工程實踐經驗，在充分了解流砂體流動性和涌水、滲水量的情況下，宜對臺階長度進行適當控制在3～5m。

2.拱部縱向支護的加強工序

超前管棚在施工過程中，往往不容易控制在同一平面，這容易造成管棚無法承受流砂體的垂直壓力、擠壓力，或拱部開挖后出現流砂、滲水滲漏等現象的發生，若不及時解決，

最終會導致拱部沉降、位移。所以，隨上半部開挖地不斷深入，為避免質量問題的進一步擴大，必做根據實際情況及時將超前管棚打入，可適當增加超前管棚的數量，直至其進入

非流砂巖層，第二環達不到繼續第三、第四環等，使其擁有足夠支撐流砂體垂直壓力、擠壓力的質量保證；至此，處理完后，還需要及時封堵流砂，引排滲水，確保工程進度順利展開。

3.拱部橫向支護的加強工序

加強工序，主要是考慮到超脫管棚支護已是支撐流砂體擠壓力、垂直壓力的重要組成部分，尤其是縱向超前管棚支護在拱部短進尺開挖加強后；接下來，就要考慮噴身砼支護、掛設鋼筋網的處理，有必要及時進行鋼格柵橫向支撐施工或拱部型鋼拱架的加強施工。通過收斂量測，準確掌握其水平位移速度、洋洋得意位移、沉降速度、沉降量等相關重要指標參數的狀態；在施工過程中，為保證拱部對流砂體的支撐質量，如有必要可在鋼格柵超拱線、型鋼拱架處加設橫支撐。

4.下部臺階施工工序

在施工過程中，因為流砂自穩能力非常不好，所以在下部臺階施工時，應采取短進尺、強支護施工技術對下半部進行施工，且控制每次進尺在0.5m 左右。同時，下部宜采取先開挖右側或左側下半部的方法，即分左右兩側邊挖邊護的施工方法，以保證拱部的支撐效果比較可靠；然后按設計要求完成相關工序，如噴身砼、打設錨桿、完成掛網、焊接下半部型鋼或鋼格柵，施工下半部的另一側。此外，為確保后期施工安全，最大限度避免內水外滲或外水內滲等滲透現象，有效防范進一步發生較為復雜的位移、沉降、變形、擠壓力等工程質量問題，可考慮使拱部、邊墻、底板在二期支護斷面外形成完整的封閉圈，通過在進行二期支護斷面的設計階段時，會首先作基底換填、設計鋼格柵或橫向鋼拱架、澆筑底板仰拱砼等施工處理。

五、其它方面施工工序技術要點的處理

（21）隧洞砂巖地段涌水、涌砂、巖溶的處理方案：采用梁跨、板跨或拱跨等跨越措施處理不能堵塞水流，或溶洞較深的情況；采用支撐墻、支撐柱、支撐拱以及嵌補加固等工程措施進行支頂加固；采用砼、漿砌片石堵塞、填實停止發育的干、小溶洞。對巖溶水或暗河的處理時宜疏不宜堵，在處理泥水、暗河突涌時，宜在施工時采取超前地質鉆孔探測，且預備足夠的抽水設備。（2）隧洞流砂坍方處理方案：為確保拱部坍孔出砂體自身穩定，可采用鋼材或木材橫向將坍碴截斷；可采用隧洞流砂段開挖支護、超前支護處理坍孔封閉。此外，基于洞穴填充物通常會存在穩定性差、下沉量大、易坍塌、松軟等情況，可采取樁基處理、超前注漿加固地層、換填人工基礎或漿砌、干砌片石基礎等處理措施。

六、總結

綜上所述，筆者通過引水隧洞施工過程中積累的一些經驗，由此看出引水隧洞施工技術涉及多個施工細節，在隧洞工程引水施工過程中，遇到過去沒有出現過的問題，這就需要在今后的工程實踐中不斷豐富施工經驗；同時各個工序的銜接對于工期的進度、工程質量都產生不同程度的影響，在本次工程施工中也體現了這一點，所以要保證工程質量，需要加強施工技術各個施工階段的質量控制。

參考文獻：

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