劉超

摘 要：文章以科哈拉水電站的引水隧洞工程為例，主要從洞臉處理、隧洞開挖和安全監(jiān)測(cè)這3個(gè)方面對(duì)洞室開挖施工技術(shù)展開了詳細(xì)的探討，并綜合對(duì)比不同地質(zhì)環(huán)境提出相應(yīng)的隧洞巖爆防治措施，從而確保了洞室開挖的安全性，提升了工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：軟巖地層 隧洞施工 支護(hù)方式

中圖分類號(hào)：TV554

1.工程概況

科哈拉水電站位于巴基斯坦境內(nèi)，項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的引水隧洞總長(zhǎng)為17.4km，引水流量達(dá)到425m3/s，共配備了4臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)，共同構(gòu)成1100MW的總裝機(jī)組。在科哈拉水電站引水隧洞工程施工中，施工區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件較差，普遍存在巖體軟弱以及節(jié)理裂隙現(xiàn)象，并伴有滲水情況，給工程穩(wěn)定性提出了巨大的挑戰(zhàn)。

2.洞室開挖施工技術(shù)

2.1洞臉處理

（1）洞臉開挖。在進(jìn)行溝槽開挖作業(yè)時(shí)應(yīng)確保開挖區(qū)域與洞口有5m的間距，爆破作業(yè)分兩次完成。在對(duì)洞臉邊坡區(qū)域進(jìn)行施工時(shí)，采用的是預(yù)裂爆破的方式，此過(guò)程應(yīng)控制爆破用料量，通過(guò)多段少進(jìn)的方式進(jìn)行施工，確保基巖的穩(wěn)定性。

（2）洞臉部位錨桿鎖口。在結(jié)束洞口開挖作業(yè)后，需要隨即進(jìn)行素噴混凝土作業(yè)，當(dāng)厚度達(dá)到5cm后，應(yīng)展開錨桿鎖口處理?；诙纯诓课坏牟煌?，需要用不同的方式。對(duì)于洞頂區(qū)域而言，鎖口錨桿只需布設(shè)一排，而側(cè)面區(qū)域則需有所改變，應(yīng)再增設(shè)一排，兩排之間保持0.5m距離。錨桿使用的是規(guī)格為Φ20mm的螺紋鋼，入巖深度為5m。

（3）拱部小導(dǎo)管注漿預(yù)加固。參考方案中的設(shè)計(jì)輪廓線，在其外側(cè)布置小導(dǎo)管，從而為注漿提供通道，以便對(duì)頂部圍巖區(qū)域進(jìn)行預(yù)加固處理。小導(dǎo)管的間距有所講究，彼此之間應(yīng)達(dá)到30cm，同時(shí)每一根管的外傾角都應(yīng)介于5～10°范圍內(nèi)，管長(zhǎng)以4～6m為宜。運(yùn)用風(fēng)鉆成孔的方法，將孔徑控制在5Omm水平。當(dāng)完成小導(dǎo)管安裝作業(yè)后便可進(jìn)行注漿處理，整個(gè)過(guò)程應(yīng)在高壓環(huán)境中進(jìn)行，控制水灰比介于1：1～0.5：1范圍內(nèi)，講求先稀后濃的原則，灌漿壓力≥0.3MPa。當(dāng)孔內(nèi)不再吃漿時(shí)，應(yīng)進(jìn)行閉漿處理，整個(gè)過(guò)程時(shí)長(zhǎng)≥5min，對(duì)應(yīng)壓力應(yīng)>O.5MPa。在嚴(yán)重滲水區(qū)域施工時(shí)，可采用雙漿液注漿法，此時(shí)各管搭接長(zhǎng)度≥1m。

（4）洞臉明洞澆筑。結(jié)束上述作業(yè)后，應(yīng)對(duì)洞臉進(jìn)行清理，并搭建安裝鋼筋，通過(guò)混凝土澆筑的方式形成規(guī)格為1m的明拱洞形。

2.2隧洞開挖

在結(jié)束上述作業(yè)環(huán)節(jié)，且各部分均達(dá)到相應(yīng)強(qiáng)度要求后，便可進(jìn)行隧洞開挖處理，具體工藝流程如下：測(cè)量放樣→鉆孔→裝藥連線→爆破通風(fēng)→安全處理→出碴清底→圍巖支護(hù)→清理工作面→測(cè)量放樣（進(jìn)行下一循環(huán)施工）。

2.2.1鉆爆法施工

（1）測(cè)量放樣。以施工圖紙為基準(zhǔn)，計(jì)算出放樣點(diǎn)的具體參數(shù)，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行定位。應(yīng)使用紅油漆對(duì)具體點(diǎn)位進(jìn)行標(biāo)識(shí)，特殊情況下可以繪制拱部“紅線”，以此達(dá)到光爆效果。使用鋼尺對(duì)炮眼孔位進(jìn)行測(cè)量，并以設(shè)計(jì)圖紙為基準(zhǔn)做好爆破孔布設(shè)工作。適時(shí)對(duì)斷面間距以及斷面對(duì)應(yīng)點(diǎn)數(shù)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)出現(xiàn)洞軸線偏離基準(zhǔn)水平或頂拱變形等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)對(duì)爆破參數(shù)做以適度調(diào)整。

（2）鉆孔。成孔設(shè)備以YT28鑿巖機(jī)較為合適，在施工時(shí)應(yīng)確?？孜弧⒎较?、孔徑以及深度等參數(shù)滿足工程要求，依據(jù)施工區(qū)域以及爆破性質(zhì)的實(shí)際情況配備不同的人員數(shù)量，結(jié)束鉆孔作業(yè)后應(yīng)進(jìn)行及時(shí)驗(yàn)收，對(duì)于非達(dá)標(biāo)空洞而言應(yīng)再次造孔。

（3）爆破施工。基于不同的地質(zhì)條件以及支護(hù)方式，需針對(duì)性地采用對(duì)應(yīng)方式，具體為：①全斷面開挖：此方式普遍適用于III、IV類圍巖。②正臺(tái)階開挖：此方式首先應(yīng)對(duì)上半斷面進(jìn)行鉆爆，并進(jìn)行支護(hù)處理，而后方可對(duì)下半斷面進(jìn)行鉆爆施工。③反臺(tái)階開挖：此方式首先應(yīng)對(duì)下半斷面進(jìn)行鉆爆，并將殘?jiān)宄蓛?，而后方可?duì)上半斷面進(jìn)行施工，由此形成掌子面并做以支護(hù)處理。

2.2.2圍巖支護(hù)

此環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的主要結(jié)構(gòu)有掛網(wǎng)混凝土、錨桿以及鋼支撐等。不同類型的工程圍巖對(duì)應(yīng)的支護(hù)厚度均有所差異，具體為II類厚度100mm、IV類厚度120mm以及V類厚度180mm。對(duì)于破碎帶等穩(wěn)定性較差的地段，應(yīng)采用鋼筋柵拱架網(wǎng)噴砼結(jié)構(gòu)，由此形成厚度為300mm的支護(hù)厚度。除了III類圍巖外，其余類型在進(jìn)行支護(hù)作業(yè)時(shí)應(yīng)與開挖作業(yè)交替進(jìn)行。

2.3安全監(jiān)測(cè)

（1）對(duì)于圍巖穩(wěn)定性較差的部位而言，在開挖過(guò)程中應(yīng)密切關(guān)注結(jié)構(gòu)變形情況，具體可采用收斂觀測(cè)以及測(cè)量?jī)x器兩種方法進(jìn)行。通過(guò)分析可掌握圍巖的穩(wěn)定情況，并由設(shè)計(jì)單位檢測(cè)，以此為基礎(chǔ)制定后續(xù)施工方案。

（2）注重底板圍巖的狀況。在進(jìn)行安全洞開挖作業(yè)時(shí)，難免會(huì)出現(xiàn)部分區(qū)域底板過(guò)度滲水的現(xiàn)象，加之巖石的強(qiáng)度較弱，當(dāng)運(yùn)輸車輛在施工區(qū)域長(zhǎng)期來(lái)回時(shí)，將形成大范圍碾壓?；诖耍瑧?yīng)對(duì)該部分進(jìn)行換填混凝土施工處理，可有效避免底板過(guò)度超挖現(xiàn)象，并提升鋼支撐的穩(wěn)定性，對(duì)隧道安全具有促進(jìn)作用。

（3）事先進(jìn)行二襯混凝土作業(yè)。本工程施工區(qū)域地質(zhì)條件普遍較差，基于提升施工安全性的目的，在開挖時(shí)應(yīng)兼并進(jìn)行永久混凝土襯砌施工，工程對(duì)二襯混凝土施工提出了較高的要求，其施工區(qū)域距掌子面應(yīng)保持在100m的間距，并使用鋼模臺(tái)車進(jìn)行施工，但應(yīng)為下部施工區(qū)域騰出充足的空間，以便車輛的順利通行。

3.隧洞巖爆防治措施

如表1所示為具體的隧洞巖爆防治措施。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隧道開挖支護(hù)施工本就存在一定的難度，在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中施工時(shí)難度再次增大，加之區(qū)域內(nèi)地下水過(guò)于豐富，對(duì)工程提出了更多挑戰(zhàn)。文章圍繞隧洞洞室開挖施工技術(shù)進(jìn)行研究，提出了具體的可行方法，從而提升了工程質(zhì)量，確保施工在安全條件下進(jìn)行，對(duì)于復(fù)雜軟巖地層施工具有積極意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳世勇，周濟(jì)芳，陳炳瑞，等.錦屏二級(jí)水電站引水隧洞TBM開挖方案對(duì)巖爆風(fēng)險(xiǎn)影響研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2015，34（04）：728-734.

[2]周垂一，李軍，嚴(yán)鵬.錦屏二級(jí)水電站深埋隧洞施工難點(diǎn)解析[J].隧道建設(shè)，2013（06）：481-488.

[3]張亞杰，常明云.復(fù)雜軟巖地層長(zhǎng)引水隧洞洞室開挖關(guān)鍵控制技術(shù)[J].小水電，2012（02）：60-63.