□孫飛合（大方縣水利局）

1.引言

水工隧洞以水電站有壓引水隧洞和水利樞紐中的各種泄水隧洞為典型討論其布置方式。概括說，它們也可視為都由進(jìn)口段、洞身段、出口段所組成，進(jìn)口前和出口后當(dāng)然還需長短深淺不等的引水渠和尾水渠。布置在開挖面的四周，一般最后起爆（采用預(yù)裂爆破例外），其作用是控制開挖輪廓線。為了保證開挖面的規(guī)格，每個(gè)角上要布置角孔。在開挖面底部的周邊孔，考慮到抬炮（從下向上）的夾制影響，應(yīng)將孔距適當(dāng)加密或適當(dāng)加大藥量。

2.總體布置

炮孔其余用1∶3粘土與砂的混合物堵塞,爆破順序一般是由內(nèi)向外逐層進(jìn)行，即按掏槽孔、崩落孔、周邊孔的順序進(jìn)行,起爆應(yīng)采用電爆法，用延期或毫秒電雷管控制爆破順序。隧洞爆破，應(yīng)采用光面爆破或預(yù)裂爆破技術(shù)，以保證開挖面光滑平整。無論前者或后者，洞內(nèi)一般具有較高流速，出口段要設(shè)消能工。有壓隧洞顯然必為深孔進(jìn)水口,無壓隧洞則既可為表孔進(jìn)口，也可為深孔進(jìn)口，后者的洞身無壓流態(tài)是靠進(jìn)口后斷面突擴(kuò)實(shí)現(xiàn)的。布置在開挖面中心部位，首先爆出一個(gè)小的槽穴，其作用是增加爆破臨空面，提高周圍炮孔的爆破效果。常見的掏槽孔布置方式有楔形掏槽、錐形掏槽和垂直掏槽等，掏槽方式的選擇，主要根據(jù)巖石性質(zhì)、巖層構(gòu)造、斷面大小和鉆爆方法確定。

2.1 表孔泄洪隧洞

當(dāng)隧洞用作水利樞紐的主要泄洪建筑物時(shí)，一般應(yīng)盡量做成以表孔堰流方式進(jìn)水。較典型的表孔泄洪隧洞是正堰斜井溢洪道，它由正向溢流堰、陡坡斜井、隧洞及其出口消能設(shè)備等組成，閘門安裝于堰頂，泄水時(shí)斜井及隧洞內(nèi)常處于無壓流態(tài)，從水力學(xué)觀點(diǎn)來說，類似于河岸正槽溢洪道，不過泄水陡槽以封閉式代替開敞式而已。

2.2 深孔泄水隧洞

用作深孔泄水的隧洞由位于水下的進(jìn)水口、洞身及出口消能段等組成。這類隧洞雖然進(jìn)口段是有壓的，但洞身水流既可為有壓流，也可通過工作閘門后斷面擴(kuò)大而為無壓流。就進(jìn)口位置而言還可有兩種布置方式，一種是低位進(jìn)水口，即進(jìn)水口底部與洞身底部為同一平面；另一種是較高位的進(jìn)水口，即所謂龍?zhí)ь^式，進(jìn)口段與洞身之間以豎曲線及斜井相連。

3.水工隧洞施工方法

3.1 鉆孔作業(yè)

鉆孔作業(yè)在掘進(jìn)循環(huán)時(shí)間中占有很大的比重,鉆機(jī)有風(fēng)鉆、鉆孔臺(tái)車和液壓鑿巖機(jī)。

3.1.1 風(fēng)鉆鉆孔

風(fēng)鉆是以高壓空氣為動(dòng)力的沖擊鑿巖機(jī)械。風(fēng)鉆鉆孔在隧洞斷面不大或機(jī)械化程度不高的情況下應(yīng)用最廣泛，按作用條件和架立方法，可分為手持式、伸縮式、柱架式和氣腿式風(fēng)鉆。

3.1.2 鉆孔臺(tái)車鉆孔

鉆孔臺(tái)車是一種具有鉆孔、裝藥、支撐等多種用途的移動(dòng)式工作平臺(tái)，主要用于全斷面開挖。臺(tái)車尺寸與臺(tái)車層數(shù)，應(yīng)根據(jù)開挖斷面的大小和不同要求(如鉆孔、支護(hù)、立模、扎筋等要求)，專門設(shè)計(jì)制造。鉆孔臺(tái)車各層安裝的鉆機(jī)數(shù)量，一般按照在一次掘進(jìn)循環(huán)工作中，每臺(tái)鉆機(jī)能鉆7～10個(gè)炮孔來裝備,臺(tái)車的行駛裝置有輪胎式、履帶式和軌道式3種。

3.1.3 液壓鑿巖機(jī)

液壓鑿巖機(jī)按工作特點(diǎn)有兩臂、三臂和四臂機(jī)型，主要是進(jìn)口機(jī)械，廠家有：瑞典的At 1 as公司、英國的Boart公司、芬蘭的Tam ror公司、日本的古河公司和法國的賽可馬公司等。

3.2 裝碴運(yùn)輸作業(yè)

裝碴和出碴是隧洞開挖中一項(xiàng)很繁重的工作，約占循環(huán)時(shí)間的50%～60%，是控制掘進(jìn)速度的關(guān)鍵工序，包括裝碴和運(yùn)輸兩項(xiàng)作業(yè)。

3.2.1 裝碴

3.2.1.1 人工裝碴

常在裝碴地點(diǎn)設(shè)置鋼板，使爆破石碴落在鋼板上，以便用鐵鏟裝車。如果先埋設(shè)松碴炸藥包將堆碴翻松，將有利于裝碴。為了提高裝碴效率，當(dāng)采用下導(dǎo)洞開挖方式時(shí)，常利用漏斗棚架裝碴；當(dāng)采用上導(dǎo)洞開挖方式時(shí)，常利用工作平臺(tái)車裝碴。

3.2.1.2 機(jī)械裝碴

機(jī)械裝碴常用的設(shè)備有：斗容為0.2～0.44 m3的裝巖機(jī)，其生產(chǎn)率為20～48 m3/h；斗容為1～3 m3的裝載機(jī)；還有適合地下工程特點(diǎn)的1m3短臂正向鏟。

3.2.2 運(yùn)輸

石碴運(yùn)輸多采用窄軌鐵路及裝碴斗車，一般用電氣機(jī)車或電瓶機(jī)車牽引。當(dāng)運(yùn)距短、出碴量少時(shí)，也可采用人力推運(yùn)或卷揚(yáng)機(jī)牽引0.6 m3的窄軌式斗車運(yùn)輸。洞內(nèi)有軌運(yùn)輸宜鋪設(shè)雙線，并每隔300～400 m設(shè)置道岔，以滿足裝卸及調(diào)車的需要。如采用單線時(shí)，應(yīng)每隔100～200 m設(shè)置錯(cuò)車道岔，其有效長度應(yīng)滿足停放一列斗車的要求。堆碴地點(diǎn)應(yīng)設(shè)在洞口附近，其高程應(yīng)比洞底低些，以便重車下坡，并可利用廢碴鋪設(shè)路基，逐漸向外延伸。當(dāng)隧洞斷面較大時(shí)，也可以采用自卸汽車運(yùn)輸石碴，但應(yīng)加強(qiáng)洞內(nèi)通風(fēng)，以排除內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的有害氣體。

3.3 隧洞臨時(shí)支撐

臨時(shí)支撐的形式很多，根據(jù)所使用的材料不同，有以下幾種：

3.3.1 木支撐

木支撐具有質(zhì)量輕、加工架立方便、損壞前有顯著變形不會(huì)突然折斷等優(yōu)點(diǎn)。但承受的壓力小，所占凈空面積大，耗用木材多，費(fèi)用高，因此逐漸被其他材料所代替。木支撐的結(jié)構(gòu)形式有門框形、拱形和扇形等。其中門框形架立最方便，形式簡(jiǎn)單，適用于斷面積等不大的導(dǎo)洞和臨時(shí)性支洞的支撐。拱形支撐構(gòu)件承壓能力大，其斷面小、用料省，支撐下面空間大，適用于較堅(jiān)硬的巖石中，可作隧洞擴(kuò)大后的支撐。

3.3.2 鋼支撐

鋼支撐適用于破碎而不穩(wěn)定的巖層，能承受很大的山體壓力，耐久性好、所占空間小。鋼支撐可以多次使用，也可以留在永久性襯砌中不再拆除;由于鋼支撐使用鋼材多，費(fèi)用高，一般只有在不良地質(zhì)地段施工時(shí)才采用。

3.3.3 預(yù)制混凝土及鋼筋混凝土支撐

適用于巖石軟弱、山巖壓力大、支撐必須留在襯砌層內(nèi)、跨度不大的斷面中。其特點(diǎn)是剛性大，耐久性好，可作為永久性支護(hù)的一部分留在襯砌中.但質(zhì)量大，安裝運(yùn)輸不便，需用機(jī)械施工。

3.4 隧洞開挖的輔助作業(yè)

隧洞開挖的輔助作業(yè)有通風(fēng)、防塵、防有害氣體、供水、排水、供電、照明等。做好這些輔助作業(yè)，可以改善施工人員的作業(yè)環(huán)境，為加快隧洞施工創(chuàng)造良好的條件。

3.4.1 通風(fēng)與防塵

通風(fēng)和防塵的目的是為了排除因鉆孔、爆破等原因而產(chǎn)生的有害氣體和巖塵，保證供給工人必要的新鮮空氣，并改善洞內(nèi)溫度、濕度和氣流速度。

3.4.2 排水與供水

隧洞施工，需要排出地下涌水和施工廢水。當(dāng)隧洞開挖是向上坡進(jìn)行，且水量不大時(shí)，可沿洞底設(shè)置排水溝，使水順溝排出。當(dāng)隧洞開洞是向下坡進(jìn)行或洞底是水平時(shí)，應(yīng)將隧洞沿縱向分?jǐn)?shù)段，每段設(shè)置排水溝和集水井，用水泵排出洞外。洞內(nèi)鉆孔、灑水和混凝土養(yǎng)護(hù)等施工用水，一般可在洞外較高處設(shè)置水池，或直接用水泵加壓供水，使壓力水沿洞內(nèi)敷設(shè)的供水管道送到工作面。

3.4.3 供電與照明

洞內(nèi)供電線路一般采用三相四線制。動(dòng)力線電壓為380 V，成洞段照明用220 V，工作段照明用24～36 V。在工作面較大的地段，也可采用220 V的投光燈照明。由于洞內(nèi)空間小、潮濕，所有線路、燈具、電氣設(shè)備都必須注意絕緣、防水、防爆，防止安全事故的發(fā)生。開挖區(qū)的電力起爆主線，必須單獨(dú)設(shè)置，與一般供電線路分兩側(cè)架設(shè)，以示區(qū)別。

[1]周克己主編.水利工程施工第2版[M].北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，2006.07：98-102.

[2]范世平主編.水利工程建設(shè)監(jiān)理理論與實(shí)用技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，2008.2：88-89.

[3]肖陽，馬震岳.水工壓力隧洞設(shè)計(jì)與計(jì)算方法研究[J].武漢：水電能源科學(xué)，2004.03：120-122.