王招輝

中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司

水電站引水隧洞開(kāi)挖及支護(hù)的施工技術(shù)

王招輝

中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司

引水隧洞作為水電站建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，相關(guān)部門需要運(yùn)用科學(xué)合理的開(kāi)挖方法和支護(hù)方法，建設(shè)出質(zhì)量過(guò)硬的引水隧洞。因此在實(shí)際進(jìn)行引水隧道開(kāi)挖和支護(hù)時(shí)，要結(jié)合工程的具體情況制定合理的開(kāi)挖、支護(hù)措施，保證工程的施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求?；诖吮疚姆治隽怂娬疽矶撮_(kāi)挖及支護(hù)的施工技術(shù)。

水電站；引水隧洞；開(kāi)挖；支護(hù)；施工技術(shù)

1 水電站引水隧洞的基本定義

水電站發(fā)電的原理是利用大壩上游流水的重力勢(shì)能作用，推動(dòng)水輪機(jī)，帶動(dòng)廠區(qū)內(nèi)部的發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)，從而產(chǎn)生電能。而將上游的流水弓到電站的水輪轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域的這條引水通道就是引水隧洞。水利建設(shè)部門根據(jù)引水隧洞的水流情況和是否存在自由水面，將隧洞分為有壓引水隧洞和無(wú)壓引水隧洞。引水隧洞一直是水電站建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，在篩選引水隧洞洞線設(shè)計(jì)方案時(shí)，設(shè)計(jì)師要遵從洞線盡量短、隧洞內(nèi)轉(zhuǎn)彎的數(shù)量盡量少、上下游水流能夠順利銜接的原則。工程設(shè)計(jì)師在選定引水隧洞的設(shè)置區(qū)域時(shí)要考慮到隧洞所處的巖體的穩(wěn)定性和地質(zhì)構(gòu)造，要遠(yuǎn)離地下水的區(qū)域。水電站的引水隧洞存在的施工難點(diǎn)有：(l)引水隧洞的施工場(chǎng)地狹小。由于水電站往往是建在群山環(huán)繞，河流湍急的區(qū)域，而隧洞更是在山體里面建造的，這就很容易的壓縮了工程的施工空間，也增加了工程建設(shè)中的各種的不定因素，使得整個(gè)工程的施工難度也擴(kuò)大了。(2)在山體內(nèi)施工，要充分了解山體的地理地貌、巖石狀況，否則施工現(xiàn)場(chǎng)很容易引發(fā)塌陷等情況，施工的安全就變得尤為突出。(3)狹小的施工空間使得工程的施工條件變差，對(duì)通風(fēng)、采光、除塵等方面的需求也相應(yīng)增加。種種難點(diǎn)使得工程的施工難度不斷加大，也要求工程的設(shè)計(jì)部門建立設(shè)計(jì)方案時(shí)，不但要考慮到節(jié)約工程成本的同時(shí)也要參考工程的施工環(huán)境、施工需求特點(diǎn)。

2 水電站引水隧道的開(kāi)挖施工技術(shù)

隧洞開(kāi)挖不僅僅關(guān)系到隧洞自身的洞身面，還直接影響整個(gè)工程的施工進(jìn)度。洞身面指的是隧洞進(jìn)入口的面積，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)水電站工程遇到隧洞工程量大的情況時(shí)，就會(huì)通過(guò)開(kāi)挖支洞和豎井的方式來(lái)優(yōu)化隧洞的建設(shè)效果，彌補(bǔ)其功能上的不足。確定施工區(qū)域的數(shù)量時(shí)，施工人員需要根據(jù)事先對(duì)工程當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)地貌、環(huán)境條件、設(shè)備情況等進(jìn)行分析，從而挑選出更加合理的開(kāi)挖施工方案。引水隧道常用的開(kāi)挖方案有斷面分部開(kāi)挖法和全斷面開(kāi)挖法兩種類型。

2.1 全斷面開(kāi)挖法

全斷面開(kāi)挖法指的是利用多臂鉆機(jī)，挖掘出8—10m高度的隧洞，該種方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以多個(gè)機(jī)器同時(shí)開(kāi)挖，開(kāi)挖效率較高，可提升施工效果，介紹開(kāi)挖過(guò)程中耗費(fèi)的時(shí)間。但是全斷面開(kāi)挖法也有其缺點(diǎn)，如對(duì)巖體性能和結(jié)構(gòu)要求較高，挖掘高度限制較大，同時(shí)挖掘出的隧洞斷面大，不利于洞身面的控制。另外，全斷面開(kāi)挖法對(duì)施工機(jī)械的要求較高，施工工藝較為精細(xì)，需要有專門的操作人員來(lái)操控機(jī)械。基于此種情況，全斷面開(kāi)挖法只適用于圍巖穩(wěn)固并且堅(jiān)固的區(qū)域。

2.2 斷面分部開(kāi)挖法

這種隧道開(kāi)挖方法指的是將隧洞分為不同的環(huán)節(jié)，將總工程量劃分成一些小的子工程量，分階段對(duì)隧洞進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)。一些水電站建設(shè)單位還根據(jù)開(kāi)挖方式的差異，將斷面分部開(kāi)挖法分為了導(dǎo)洞開(kāi)挖法和臺(tái)階開(kāi)挖法。臺(tái)階開(kāi)挖法一般在大型隧洞開(kāi)挖工程中應(yīng)用，其方法為從地面向下開(kāi)挖或者地面以下向上開(kāi)挖，其主要應(yīng)用于10m以上的隧洞工程。導(dǎo)洞開(kāi)挖法和臺(tái)階開(kāi)挖法不同，其對(duì)施工中的通風(fēng)條件、排水條件、巖石結(jié)構(gòu)等有著較高的要求，其施工方法為：選擇合適的施工位置，在引水隧道的斷面之上開(kāi)挖出一個(gè)小的導(dǎo)洞，利用各類機(jī)械將小型導(dǎo)洞不斷擴(kuò)大，直至完成整個(gè)工程。導(dǎo)洞開(kāi)挖法分為上、下導(dǎo)洞開(kāi)挖法兩種?？傮w來(lái)說(shuō)，斷面分部開(kāi)挖法對(duì)機(jī)械設(shè)備的性能要求不算高，因此可以適用于多種類型的施工條件中，在圍巖不穩(wěn)定、洞涇較小的區(qū)域內(nèi)同樣適用。

3 水電站引水隧道的支護(hù)施工技術(shù)

水電站的引水隧洞是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工程，每段工程建設(shè)完成之后，或多或少的會(huì)受到自然因素或者施工因素的影響，這就要求施工部門要對(duì)挖好的地段加以支護(hù)保護(hù)，鞏固圍巖的穩(wěn)定，確保工程的安全順利施工。進(jìn)行隧洞支護(hù)的操作措施有兩種，混凝土泵隧洞支護(hù)法和新奧法隧洞支護(hù)法。

3.1 混凝土泵隧洞支護(hù)法

混凝土泵隧洞支護(hù)法的核心是混凝土的澆筑。通過(guò)將沖天尾管、排氣管、導(dǎo)管等管道相互連接，構(gòu)成混凝土的輸送管道，在地表將混凝土通過(guò)強(qiáng)化的壓力擠壓到模板支撐的倉(cāng)內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)混凝土的澆筑作業(yè)。在運(yùn)用混凝土泵隧洞支護(hù)法時(shí)，施工部門要注意的是，混凝土澆筑到頂拱倉(cāng)面階段，要撤出滯留在倉(cāng)里的施工工具，盡可能的將倉(cāng)面的兩端筑高。混凝土澆筑到人孔相平時(shí)，就要保護(hù)施工人員的安全，將施工人員撤離。人孔洞筑澆完成后，要加大泵機(jī)的速率，完成澆筑支護(hù)作業(yè)。

3.2 新奧法隧洞支護(hù)法

施工部門在使用新奧義隧洞支護(hù)法是要考慮到隧洞建設(shè)環(huán)境中的巖石的承載能力能否支撐支護(hù)作業(yè)。新奧義隧洞支護(hù)法分為三個(gè)部分：光面爆破開(kāi)挖、錨噴支護(hù)以及圍巖穩(wěn)定狀況檢測(cè)。在了解了巖體具體情況后，施工部門運(yùn)用新奧義支護(hù)法的具體操作是：在隧洞的開(kāi)挖、支護(hù)階段，充分利用好巖體在隧洞挖掘過(guò)程中發(fā)生的形變，適當(dāng)?shù)倪\(yùn)用帶有加固作用的材料、工具加固巖體，使得整個(gè)受到加固的圍巖具備抵抗外力沖擊的能力，為整個(gè)隧洞提供支護(hù)保護(hù)，達(dá)到工程施工部門保護(hù)隧洞的目的。

總之，水電站在建設(shè)中要注意引水隧洞的建造技術(shù)，在施工中包括開(kāi)挖和支護(hù)兩個(gè)階段，其施工質(zhì)量和工藝水平將會(huì)對(duì)發(fā)電站的整體工作效率產(chǎn)生直接影響，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要。

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