高 月

(遼寧省湯河水庫管理局有限責任公司，遼寧 遼陽 111000)

近年來，地下工程開發(fā)和地下空間利用逐漸引起社會各界的高度重視，將隧洞工程建于礦山資源、水利水電、交通等領(lǐng)域的案例不斷增多，由于復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，非常有必要深入研究隧洞施工技術(shù)。引水隧洞屬于組成水利工程的重要部分，其施工質(zhì)量在很大程度上決定了工程的安全性及其投資效益，因此必須有效總結(jié)重點施工技術(shù)，積極引進新型技術(shù)以保證工程整體質(zhì)量。此外，如何在設(shè)施、氣候、地質(zhì)等外部因素的作用下實現(xiàn)隧洞的安全、高效的建設(shè)，這是引水隧洞施工技術(shù)的難點以及保證水利項目正常運行的基本條件[1-5]。

1 引水隧洞施工技術(shù)

1.1 開鑿技術(shù)

目前，比較常用的引水隧洞開鑿技術(shù)有全面開鑿法、導(dǎo)洞室開鑿法，應(yīng)在綜合分析斷面面積大小、隧洞圍巖、機械設(shè)備及地質(zhì)條件等因素的情況下，合理選擇開鑿方式，并為后續(xù)隧洞施工提供技術(shù)保障[6-7]。其中，全面開鑿法比較適用于地質(zhì)圍巖堅硬的一次斷面爆破隧洞，貫通整個隧洞后應(yīng)考慮施工要求進行支護施工，在引水隧洞開鑿中利用該方法可以加快施工進度，有利于隧洞施工范圍的拓寬；導(dǎo)洞室開鑿法是先對圍巖斷面導(dǎo)洞，然后結(jié)合形狀設(shè)計有關(guān)要求以及隧洞施工大小開鑿隧洞，該方法能夠有效降低排水施工難度以及全面了解隧洞內(nèi)的地質(zhì)情況。隧洞開鑿后應(yīng)結(jié)合施工設(shè)計要求，按自上而下的次序沿邊坡防線支護、開鑿洞口，在開鑿洞口時若出現(xiàn)開裂或滑動的情況，為保證邊坡穩(wěn)定性可以采用放緩坡度的方法；此外，要嚴格按照要求使用土釘支護洞面，并保證土釘傾斜角度處于5°～25°、水泥漿強度不低于25 MPa。

1.2 排水技術(shù)

一般地，在施工之前要組織開展隧洞頂部、輔助坑口、洞口的地面排水作業(yè)，以防出現(xiàn)地表水沖刷或下滲的情況。施工過程中要及時分析出水量、出水位置和水質(zhì)等因素，準確的記錄分析結(jié)果并為排水施工提供數(shù)據(jù)支持。此外，對滲水較多的隧洞口或輔助坑口，要及時組織排出地表積水，針對自下至上或自上至下的工作面，可采取抽水處理或順坡排水的方法。

1.3 錨桿技術(shù)

在完成開鑿作業(yè)的基礎(chǔ)上，應(yīng)按照噴-錨-噴的支護流程開展錨桿支護施工，噴射混凝土與錨桿操作之間的時間間隔不得少于3 h，并保證噴射厚度不低于4.5 mm；控制錨桿孔徑要大于桿體直徑1.5 cm以及不同圍巖的鉆孔距離位置偏差不超過14.5 cm，鉆孔深度約為5 cm；保持孔底部距離插入的灌漿管5～10 cm，灌入砂漿后從孔中均勻拉出灌漿管并快速插入桿體，若孔口未冒出砂漿應(yīng)將桿體拔除并再次灌漿，直至孔口冒出砂漿停止灌漿。

1.4 混凝土噴射技術(shù)

根據(jù)防滲漏級別、回彈值限值標準、現(xiàn)場養(yǎng)護與維修條件、施工實際需求、噴射混凝土強度標準等因素，合理選擇噴射方式。一般地，噴射混凝土應(yīng)符合以下技術(shù)要求：碎石粒徑<1.6 cm；粗砂和硅酸鹽水泥細度值≥2.5；堿性速凝劑選擇時應(yīng)避免使用含活性二氧化硅的石料；拌合水不得選用pH<4的酸性水和污水；依據(jù)規(guī)范技術(shù)要求，經(jīng)多次試驗驗證合理確定噴射混凝土配比。

1.5 襯砌技術(shù)

工程中，反映圍巖穩(wěn)定性的重要參數(shù)是隧洞周邊的位移值，應(yīng)按以下有關(guān)要求開展襯砌施工：其一，水工隧洞支護表面未形成裂縫和四周位移減慢，隧洞的標高、斷面尺寸、中線等復(fù)核設(shè)計要求；其二，脫模操作時的混凝土強度不得低于5.0 MPa。

1.6 回填注漿技術(shù)

在完成兩次襯砌作業(yè)的基礎(chǔ)上開展注漿試驗，獲取隧洞頂部有關(guān)注漿參數(shù)，并結(jié)合注漿參數(shù)值進行回填注漿施工。通過分析現(xiàn)場注漿試驗合理確定注漿壓力，同時保證低壓條件下進行土洞鋼筋混凝土的注漿作業(yè)，維持巖洞襯砌的注漿壓力在0.25～5.0 MPa之間。

1.7 塌方預(yù)防與處理

塌方預(yù)防與處理施工技術(shù)涉及的內(nèi)容如下：其一，為了排除因位置、地質(zhì)因素所引起的塌方，隧洞施工前應(yīng)開展現(xiàn)場勘測，隧洞施工過程中要盡量避開溶洞、軟弱易碎圍巖、斷層等不適合開鑿的地層，嚴格要求利用專業(yè)的技術(shù)開展施工作業(yè)；其二，加大檢查力度，特別是對極易產(chǎn)生塌方的位置要加強檢查。若隧洞施工時出現(xiàn)塌方現(xiàn)象要先保護作業(yè)人員的人身安全，及時采取加固措施對塌方位置進行處理，以防發(fā)生二次塌方的現(xiàn)象，然后勘察周圍與塌方位置，明確引起塌方的原因并制定行之有效的解決方案。

2 研究區(qū)隧洞施工技術(shù)應(yīng)用

2.1 工程概況

以太子河干流某水庫工程為例，總庫容21.68億 m3，控制范圍2 795 km2，以1 000 a一遇洪水設(shè)計，10 000 a一遇洪水校核，樞紐工程為一等，并與下游水庫形成太子河干流梯級開發(fā)，該水庫承擔著城市供水、防洪排澇、水力發(fā)電、農(nóng)田灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等任務(wù)。結(jié)合現(xiàn)場踏勘及施工總平面布置圖，工程擬布置三塊施工場地(A、B、C)，布設(shè)于支洞洞口、隧洞出口和隧洞進口周邊的空地處，混凝土拌合系統(tǒng)、加工廠及倉庫主要布置于A、B、C生產(chǎn)區(qū)。

2.2 施工總平面布置

布置的臨時設(shè)施有風(fēng)水電、通訊系統(tǒng)、場內(nèi)施工道路、停車場、機械修理廠、鋼筋加工廠、模板加工廠、生活及辦公用房等。遵循便于施工管理的原則，在現(xiàn)場搭建活動板房作為生活及項目經(jīng)理部辦公用房，利用活動板房的形式搭建工人生活住房；在不影響施工的條件下施工機械靠邊停放于施工孔底、堤頂處，現(xiàn)場不設(shè)停車場。

2.3 施工現(xiàn)場管理

充分考慮現(xiàn)場實際情況，科學(xué)合理的設(shè)置隧洞布局方案，切實提高工程改造效率和水域資源規(guī)劃，最大程度的降低傳統(tǒng)管理模式產(chǎn)生的影響。工程管理模式堅持“質(zhì)量為先、以人為本”的原則，其中保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵就是貫徹落實引水隧洞施工技術(shù)。對現(xiàn)有管理體制及時做好優(yōu)化調(diào)整，考慮管理制、監(jiān)督制、責任制等特點逐項落實技術(shù)管理體系，這是體現(xiàn)發(fā)展目標、項目規(guī)劃的重點以及加快施工改造效率的關(guān)鍵。同時，要貫徹執(zhí)行安全管理制度，避免重傷、因工死亡等事故發(fā)生，控制無洪災(zāi)、火災(zāi)、重大機械設(shè)備事故的發(fā)生和年工傷率不超過0.5‰。

2.4 分項工程施工方案

2.4.1 導(dǎo)流方案

隧道工程、進水渠、應(yīng)急抗旱泵站等建筑物易受水位的影響，所以汛期施工時要填筑擋水圍堰，對進出隧洞發(fā)揮擋水功能。在枯水期安排進水渠、應(yīng)急抗旱泵站的施工，將擋水圍堰填筑于泵站進口處，以發(fā)揮擋水作用。結(jié)合現(xiàn)場實際情況和設(shè)計要求，可不設(shè)置導(dǎo)流工程，采用72 kW推土機、10 t自卸運輸汽車、1 m3反鏟挖掘機等設(shè)備完成圍堰填筑施工。

2.4.2 土方開挖方案

采用以人工為輔、機械為主的土方開挖方式，所應(yīng)用到的機械有60 kW碾壓推土機、10 t自卸運輸汽車和1 m3挖掘機，人工開挖時用膠輪車運輸土料。針對施工現(xiàn)場出現(xiàn)異常的情況，及時組織專業(yè)人員檢查處理以防運行后出現(xiàn)安全隱患，保證隧洞結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。

2.4.3 石方開挖方案

(1)隧洞石方開挖：一般采用新奧法開挖隧洞，以全斷面鉆爆的開挖方式，主要工藝包括乳化炸藥爆破、電雷管引爆、人工裝藥連接、直眼掏槽、手風(fēng)鉆鉆孔等，出渣和運渣車輛為扒渣機、5 t農(nóng)用車。

(2)石方明挖。石方開挖用8 t自卸汽車運渣，1 m3挖機直接挖樁或轉(zhuǎn)載機配合裝車、72 kW推土機集喳，以淺孔小型松動爆破、YT28手風(fēng)鉆造孔的方式為主；針對商鼎難度大、地形突兀的位置，采用下部裝載機裝車、上部挖掘機甩喳或者推土機集料的作業(yè)方式。

(3)土方填筑施工：充分利用建筑垃圾進行土方回填施工，相關(guān)機械有HW60蛙式打夯機、60 kW平料推土機和10 t自卸運輸汽車等；采用人工安裝、人工轉(zhuǎn)運入倉、10 t自卸運輸汽車、鋼筋加工廠制作等方式進行鋼筋加工；異型部位用竹膠模板、木模板，其它部位則以組合鋼膜為主；在出口、支洞、進口附近分別設(shè)置3個混凝土拌合區(qū)，混凝土現(xiàn)場攪拌機型號為JS500型。

2.4.4 隧洞工程

混凝土水平運輸方式為3 m3砼運輸車，采用地泵實現(xiàn)泵的入倉。按照人工平倉、1.1 kW插入式振搗器振搗、溜槽垂直運輸、5 t農(nóng)用車水平運輸?shù)姆绞竭M行應(yīng)急抗旱泵站施工，采用人工平常、1.1 kW插入式振搗器振搗、砼地泵入倉、3 m3砼運輸車水平運輸?shù)姆绞酵瓿蛇M水口及出口箱涵、消力池的施工，以人工手推車入倉、5 t農(nóng)用車水平運輸?shù)姆绞綄崿F(xiàn)河道工程及出口明確的施工。

2.4.5 灌漿工程

(1)回填灌漿。灌漿管位置應(yīng)符合設(shè)計要求，合理采用BW250/50灌漿泵、YT-28人工手風(fēng)鉆機和鉆孔臺車作業(yè)平臺，以填壓式灌注法進行回填灌漿作業(yè)。

(2)固結(jié)灌漿。回填灌漿完成7 d后，采用YG50型導(dǎo)軌式分動鉆機和鉆孔臺車作業(yè)平臺按設(shè)計方向、已標好的灌漿管位置，鉆孔至設(shè)計深度，用高速攪拌槽及BW250/50型灌漿泵進行固結(jié)灌漿施工。

2.4.6 砌石工程

采用10 t自卸運輸車輛將漿砌石石料輸送至倉面周邊，并利用人工的方式轉(zhuǎn)運至砌筑面；然后用0.25 m3拌合機拌合漿砌石砂漿，人工轉(zhuǎn)運并采用人工鋪漿法砌筑，用匹數(shù)桿岸一順一丁擠漿法砌筑磚砌體。

2.4.7 混凝土道路工程

以1 m3反鏟挖掘機與人工配合的攤鋪方式進行碎石墊層施工，首先利用自卸汽車將碎石墊層運輸至工作面，然后用人工與挖掘機配合的方式攤鋪。采用槽鋼模板和自拌混凝土澆筑路面砼，人工鋪灘、人工收面，所應(yīng)用到的機械有1.1 kW插入式振搗器和3 m3混凝土運輸車。

3 施工質(zhì)量保證措施

3.1 組織管理

充分考慮財力、物力、人力等要素做好引水隧洞施工管理各項工作，全面落實各項管理制度，并提出行之有效的管控方案，保證引水隧洞的質(zhì)量驗收合格。在接到中標通知書后應(yīng)立即組織項目領(lǐng)導(dǎo)班子，抽調(diào)行政、經(jīng)濟、工程技術(shù)等專業(yè)人員組建項目經(jīng)理部，選派經(jīng)驗豐富的高級管理人員負責現(xiàn)場各方面工作。

3.2 技術(shù)管理

規(guī)范化、標準化現(xiàn)場施工流程，嚴格按照技術(shù)標準保證引水隧洞施工效率，為充分發(fā)揮工程可利用價值和水資源調(diào)度的最優(yōu)化提供技術(shù)保障。結(jié)合現(xiàn)場情況，對分項施工方案和施工組織設(shè)計進行認真的編制，應(yīng)充分考慮現(xiàn)場條件制定施工計劃表，對計劃的落實情況進行定期的檢查，發(fā)現(xiàn)問題時及時分析原因、上報，并制定有效的解決方案，以防出現(xiàn)結(jié)構(gòu)病害并對引水隧洞造成安全隱患。

4 結(jié)語

總體而言，在水利工程建設(shè)時應(yīng)高度重視引水隧洞施工技術(shù)，施工單位及有關(guān)部門要充分認識施工技術(shù)的重要作用，貫徹執(zhí)行施工方案和技術(shù)標準，保證引水隧洞施工的有序開展，進一步加大施工技術(shù)創(chuàng)新以促進水利事業(yè)及國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。