水利水电工程引水隧洞洞挖施工方法

水利水电工程引水隧洞洞挖施工方法

刁强

身份证号码： 37052119920109****

摘要：尽管引水隧洞施工有种种困难，但是仍有一定的优势，单位开挖长度出渣量少，安全支护较简便等特点。因此只要施工组织措施恰当，小断面长隧洞的施工难度是可以克服的。结合具体的工程实践，分析水利水电工程引水隧洞洞挖施工技术，通过合理的方式控制施工关键环节，从而有效控制施工质量与施工进度，达到预期的经济效果。

关键词：水利水电工程；引水隧洞；洞挖施工方法

引言

水利水电工程引水隧洞开挖断面面积19.28m2，单头开挖长度2348m，特点为“小”和“长”。受断面尺寸小的限制，在有限的空间内施工，工序交叉多、互相干扰大，在一个工作面上的布孔、爆破、出渣等工作只能周期性循环进行，同时无法使用大型高效的机械设备，对管路布置也有很大影响，进而影响总体机械化施工配套；受长距离的限制，给供电、供风、排水、排烟、出渣等带来诸多困难，像施工劳动条件差、安全问题也比较突出。引水隧洞开挖采用从进出口两个工作面同时掘进的方法,进口渐变段先沿洞轴线位置开挖进洞,然后对渐变段其余部分扩挖。地质条件较好地段采用全断面光面爆破,一次开挖成形,挖掘机装碴,15t自卸车出碴；地质条件较差部位采取分层开挖,先进行上半洞开挖支护,然后进行下半洞开挖。斜井段主要采用从下平洞向上开挖,挖掘机装碴,15t自卸车出碴。1、2号洞施工采用流水作业方式,即一个洞出碴,另一个洞钻孔、爆破。

1隧洞洞挖施工地质情况

1#、2#隧洞工程地质条件基本相同。隧洞上平段：岩石以微风化-新鲜的石英岩、石英砂岩、砂质板岩为主,岩体完整性较好,层间嵌合紧密,岩层走向与洞轴线斜交,围岩以Ⅲ类为主,成洞条件较好。斜井及下平段：由于岩层走向与洞轴线交角仅5°-10°,受裂隙切割组合等因素影响,围岩以Ⅲ～Ⅳ类为主,成洞条件较差,易出现局部顶拱坍塌及边墙片崩等现象.

2施工机械与施工方案

2.1施工机械设备选型

一是机械设备配备选型。综合考虑了机械设备的机动灵活、高效低耗、环保、运行安全可靠等各方面因素，其性能及工作参数以满足施工需要和保证施工进度为前提。二是施工机械设备数量。按高峰月施工强度及设备能力进行配备，适当考虑了设备的出勤率和完好率，并考虑了适当施工设备能力储备系数。三是选用的施工机械设备在满足工程需要的前提下，设备类型不宜太多，以利于设备的维修、保养、管理，提高生产效率]。工程所需的钻孔和爆破施工设备。

2.2施工方法

根据工程的特点，洞身开挖分4个工作口7个工作面，分别是紫山分水口下游工作面、后苏上下游工作面、尾田支洞上下游工作面、土门竖井上下游工作面。除此之外，考虑了C2B标的菱溪支洞作为洞身开挖的一个备用工作面。开挖Ⅲ类围岩地段采用全断面法，光面爆破开挖；隧洞采用新奥法施工，隧洞从竖井、出口、双向掘进，开挖采用自制多功能钻爆台架，人工手持风钻打眼，根据围岩特性及其节理裂隙的分布情况，确定该隧道的爆破参数，以隧洞爆破专项施工方案为蓝本进行适当的调整，在光爆区爆破孔装药参数不变的情况下增加光爆面导向光爆空孔，提高成面的准确性。

2.3施工流程

一是测量放线。测量放线是洞室开挖的关键环节，准确的测量放线对于工程质量十分关键。本工程中采用全站仪和激光导向仪配合工作，在施工工作面快速放出周围轮廓线，并且确定隧道中轴线以及钻孔孔位，精度能够满足工程的需求。为了对工程进度进行控制，在布设基本导线点的情况下设置三角高程，确保工程高程与放线精度。二是钻孔与质量控制。相关研究表明，钻孔精度对于后续工程十分重要，是防止超欠挖的重要措施。因此，必须严格按照爆破布置图及设计孔深施钻，沿轮廓线的调整范围和掏槽孔的孔位偏差不应大于5cm，其他孔位不应大于10cm。施工过程中需要加强钻孔的孔距、孔斜的检查，及时做好质量监督。三是装药连网爆破与质量控制。炮孔经检查合格后，由持证炮工领班操作，严格遵守爆破安全操作规程装药爆破。炸药采用84#岩石乳化炸药。

3水利水电工程引水隧洞洞挖施工方法

3.1强化参建各方的工程管理

建设单位根据专题会议确定的引水隧洞工程年度施工进度计划，实施关键部位节点目标考核制度，以推动工程进度。业主组织召开了“特小断面隧洞工程洞挖及初期安全支护技术交流会”，对于大塌方事故，必须分析事故原因，总结经验教训，明确责任;对坍塌事故责任方，根据合同的有关规定和情况承担相应比例的损失费用。顺利通过有重大地质问题的特殊地段，对作出贡献的有关各方，给予表彰和奖励。在工程建设过程中，建设单位应提供稳定的系统施工用电，保障对外交通顺畅，协调施工外部各种干扰等工作，营造一个和谐的施工氛围。

3.2加强隧洞通风散烟作业

在隧洞洞挖作业一个循环的时间里，通风散烟所占时间通常为3-4h。对于隧洞24h作业来说，特别是遇到夜间通风，与工人的作息时间发生冲突，需做好现场生产调度，衔接好出渣作业。目前电站控制工期的1号洞下游与2号洞上游洞挖还剩余约900延米，随着洞挖长度加深，洞内必须采取足够功率的风机接力，使用大风袋，抽压结合，才能满足洞内散烟的要求，提供良好的作业环境。在无地下渗水的洞段，可试验采取洒水措施降烟、降尘。

3.3加强对初期安全支护质量的检查和管控

现场施工单位技术人员和监理人员须深入施工作业第一线，总结经验教训，不断提高发现问题、解决问题的水平和能力，适应艰苦的现场工作环境，强化工作的责任心。针对前一阶段1号隧洞下游面初期安全支护不及时或不按照会签单确认的支护参数施工，使塌方处理段的支护效果不佳，存在支护变形或二次坍塌的安全隐患，监理工程师和业主现场代表逐一检查，督促承包人整改，并在今后施工中持续改进，对不满足质量要求的支护工程量不予计量。

3.4竖弯段压力管道安装控制

压力管道安装应满足规范DL/T5017-2007要求，需分为3个步骤，分别为下车及平洞内运输、斜移至竖井口、下移至下弯管。压力钢管运至下弯管时利用原有的中心吊点吊起一头，逐步吊起翻身后至下弯管管口后部，进行空中滑移到垂直，再下移至下弯管铆对部位进行细部铆对。压力钢管斜移至竖井中心后，利用卷扬机（10t）连接吊点1将压力钢管下移至下弯管。下移时指挥平台上的指挥人员注意观察，下移至315.05高程时需利用原有的中心吊点吊起一头进行空中翻身，翻身时注意压力钢管±X轴线与竖井±X轴线对齐。

结束语

在我国水利水电的建设中，小断面长隧洞型式将在隧洞引水工程项目中普遍应用。研究和探索小断面长隧洞合理、经济的施工组织设计，取长补短，控制好每个循环衔接，实现快速施工及推广应用，对跨区域长距离调水，特别是中小型跨区域长距离调水，将起到举足轻重的作用。通过录巴寺电站引水隧洞工程项目钻爆台车的优化改进及在工程中的具体实践运用，在工期和成本控制等方面效果显著，洞挖由常规每天的1.7-1.8m增加到每天2.8-3.0m。工程进度加快、资金节约、施工安全得到一定的保障，综合效益显著提高，在今后类似的施工项目将起到一定借鉴作用。

参考文献

[1]刘超英，葛双成.水利水电工程输水隧洞施工爆破振动对大坝安全影响监测及分析[J].地震工程学报，2015(2)：367-371.

[2]王应权.水利水电工程引水隧道施工通风方案选择及优化[J].地下空间与工程学报，2015(S1)：359-366.