浅谈水工隧洞工程施工技术要点

陈林

【摘 要】本文浅析了水工隧洞工程的结构特点、施工工艺及相关配套施工技术，为今后参与水工隧洞工程施工提供借鉴。

【关键词】水工隧洞；施工；技术

【Abstract】This article analyzes the structural features， the construction process and related technical hydraulic tunnel construction project， provide a reference for future involvement hydraulic tunnel construction.

【Key words】Hydraulic tunnel；Construction；Technology

1. 水工隧洞工程的简介

水工隧洞工程分导流隧洞和引水隧洞，一般由进明渠、进水塔、洞身段、出口明渠等主要结构物和进出口挡水围堰等临时结构物组成。进口、出口明渠较长，边坡较高；隧洞洞身多为圆形断面，进口段为渐变结构，中部有封堵段（渐变断面）。出口明渠由底板、导墙等结构物组成。

2. 主要项目施工技术

2.1 进口、出口明渠开挖。

水工隧洞进出口明渠边坡较高，一般均达15 m以上，上部为全风化覆盖层，下部至强风化区。需分层、分区开挖，分层支护，可采用人工风钻、三臂凿岩台车水平钻爆破或潜孔钻等竖直钻孔梯段开挖。人工风钻开挖层高1.5～1.8 m，潜孔钻开挖层高一般为2.5～6.0 m。

2.2 洞身开挖。

（1）圆形隧洞身一般需分多层开挖施工。上部开挖与普通隧道施工方法基本相同，视围岩工程地质条件，Ⅱ、Ⅲ类围岩采用全断面法，Ⅳ类围岩采用上下台阶法，Ⅴ类围岩采用预留核心土环形开挖法。进口渐变段、洞身加宽段等特殊部位一般采用多台阶法开挖，以确保施工安全和洞身稳定。洞身上部开挖采用无轨运输，装载机装碴。

（2）洞身底层采用控制爆破技术，挖掘机装碴，无轨运输。底部（特别是圆形隧洞）开挖须十分小心，防止造成较大超挖，循环进尺不宜太大，以2～3 m为宜。装碴作业对隧洞底部围岩扰动较大。全风化或破碎松散围岩段需预留保护层，机械清碴至20～30 cm厚度时，应改由人工清碴，所有浮碴、松动块石、积水必须清理干净，如果底部开挖控制不好，清底后超挖非常严重，有时超挖量甚至达到设计砼厚度的1～2倍，需全部用该部位同标号砼回填，成本较高。水工隧洞开挖的基本要求是“限超不欠”，且在实际施工中执行得比较严，二次衬砌结构中有大量钢筋，如果出现欠挖，则钢筋就难顺利安装且造成保护层不够。

2.3 建筑物基础开挖。

进水塔基础等部位为重要的建筑物基础，为减少爆破震动对基础围岩的不利影响，防止损害围岩内部结构，须采用预留保护层法开挖。完整性较好的围岩预留保护层厚1.0m左右，上部0.8m采用浅孔松动爆破开挖，底部0.2m采用人工撬挖至设计高程。完整性较差的围岩预留保护层应大于 1.0m，均采用人工撬挖完成。

2.4 建筑物基础清理、验收。

建筑物基础清理标准相对严格，预留保护层开挖完成后与监理工程师进行联合测量，检查开挖断面是否满足设计要求，一般不允许存在欠挖。完整性较好的围岩清除浮碴、人工撬除松动岩块、打除岩石尖角、对光滑层面进行凿毛等处理后，用高压风水吹洗岩面至干净，清除积水、岩屑、油渍，对于破碎松散围岩则用高压风吹干净。断层破碎带及影响带部位依规范或设计要求进行加深处理，挖除深度为破碎带宽度的1.5倍。经过上述处理，由业主、监理工程师、设计代表、当地质检部门、施工方共同组成的联合验收组检查、签认覆盖验收资料后方可开始下道工序施工。

2.5 明渠结构物施工。

进口明渠主要结构物为进水塔、导墙及底板，出口明渠主要结构物为导墙、底板、消力池等。导墙、底板主要为平面结构，底板采用普通组合模板立模，导墙一般采用大面悬挂模板立模。进水塔、消力池主要为异形结构，采用木板加工成异形模板，其表面需覆盖一层较为光滑的胶合板以保证脱模后砼表面光洁。进水塔为过水隧洞的关键结构物，门槽、门楣等预埋件及金属结构安装、二期砼结构尺寸要求精度高，是施工质量控制的重点和难点。

2.6 洞身衬砌结构物施工。

作为有压结构，水工隧洞洞身二次衬砌砼设计厚度一般在800 mm以上，部分设计厚度达1800 mm以上，且均有配筋，主筋一般为φ28～φ36的二级钢筋。对于隧洞二次衬砌厚度大、含筋量大的特点，合理的施工组织及方案是保证顺利施工和工程质量的重要前提。主要的施工设备配置：大能力砼输送泵、钢筋台车、底拱模板台车、边顶拱台车，具体数量以施工进度确定；钢筋台车主要用于安装边顶拱部位结构钢筋；底拱模板台车用于洞身底拱结构砼施工，长度一般为6～8m；边顶拱模板台车用于洞身边顶拱结构砼施工，最大长度应以洞身最小平曲线半径确定。底拱、边顶结构砼均采用泵送入仓，附着式平板振动器配合插入式振捣器振捣。

2.7 临时挡水围堰施工。

水工导流隧洞等建筑物一般都临近河边且低于河水正常水位，进出口段基岩裂隙均较发育，透水性好，故进出口明渠施工前必须做好挡水围堰。

预留岩坎是在开挖明渠的过程中预留一定高度、宽度的岩体暂不开挖，以保证汛期明渠及洞内干施工，洞内及明渠各项目施工完成后进行爆破拆除，其特点是施工准备期短，前提是预留部分的围岩完整性较好且经帷幕灌浆处理后无较大渗漏现象.土石围堰是明渠开挖施工前在河岸处填筑围堰，多由粘土心墙、石碴反滤层、块石护面构成。其特点是帷幕灌浆工程量较小，但基础必须开挖至弱风化基岩，施工难度大，且只能在枯水期施工。

2.8 水泥灌浆施工。

水工隧洞砼衬砌后，因塌方、超挖及砼收缩形成的空隙必须进行回填灌浆，在砼施工期间预埋灌浆管，待砼浇筑7天可开始灌浆作业。导流隧洞位于库区的浅埋段一般设计有固结灌浆，在衬砌砼施工期间预埋导向管，回填灌浆完成后钻固结灌浆孔，进行固结灌浆.进水塔门槽底衬、导轨等钢结构部位施工后需进行接触灌浆以填充金属结构与砼之间的空隙。

3. 其它要求

3.1 工程地质素描。

水工明挖边坡、洞挖及结构物基础开挖后覆盖前，需及时作地质素描，由设计和施工单位共同完成，对开挖后实际出露围岩的类别、产状、风化程度及断层、挤压带结构等进行详细记录和描述，是完善永久结构设计的重要地质资料，也是施工方向发包方申请超挖、工期等项目补偿重要资料之一。工程地质素描是竣工资料的一部分，需与其它资料共同归档保存。

3.2 监控量测。

水工隧洞进出口边坡高度较高，且下部为主要施工场地，高边坡的稳定情况对下部施工影响较大。边坡开挖后均需进行沉降、水平位移等项目补充设计的重要资料。大断面隧洞洞身开挖后需根据地质情况在不同部位进行拱顶下沉、水平收敛、锚杆应力、拱架应变计等项目观测。

3.3 结构砼外观质量。

水工砼结构物外观质量要求较严，砼施工过程中因振捣、浇筑工艺等影响，表面易产生蜂窝、麻面；因停电、机械故障等造成砼施工中断时间过长时需作特殊补强措施，以免产生冷缝形成不利受力结构面。上述施工缺陷和外观缺陷部位在高速水流长期冲蚀作用下易产生较大空洞，导致结构破坏。故施工过程中应严格加以控制。

3.4 防排水。

水工隧洞开挖施工期在渗水部位施作临时排水孔排水，以减少水压对洞身稳定的不利影响。洞身衬砌一般无防水要求，即“排而不堵”，施工时预埋排水孔导向管，衬砌后通过导向管钻永久排水孔。施工缝、结构缝处均不设止水带，只在进水塔与洞身连接处、有接触灌浆处等部位设有铜片、止浆铜片。

4. 结束语

了解水工隧洞工程施工的以上特点，有助于我们在以后参与类似工程施工，供制定总体施工方案、选取施工工艺参考，不足之处敬请专家指正。

[文章编号]1619-2737（2015）12-08-605