水电站引水隧洞开挖及支护的施工技术

2016-06-29广东水电二局股份有限公司广州511340

山东工业技术 2016年13期

关键词：水电站

赵鑫（广东水电二局股份有限公司，广州 511340）

水电站引水隧洞开挖及支护的施工技术

赵鑫
（广东水电二局股份有限公司，广州 511340）

摘要：水利水电站是一项复杂的综合性工程，也是国家重要的基础设施，经济发展的重要保障。水电站的引水隧洞建设是整个水电站建设的重要环节，受到地形地貌、施工环境等外界因素的影响严重。笔者将对水电站的引水隧洞开挖和支护技术发表自己的看法。

关键词：水电站；引水隧洞；开挖及支护施工技术

0　引言

水电站引水隧洞施工主要包括了开挖和支护两个方面的工作，同时这两个方面的工作也影响着整个水电站建设的重要环节。在开挖和支护这两个工程上能实现保质保量的效果，将能在加快引水隧洞工程的施工进度、减少工程投入等方面起到高效的促进作用。

1　水电站引水隧洞的基本定义

水电站发电的原理是利用大坝上游流水的重力势能作用，推动水轮机，带动厂区内部的发电机组转动，从而产生电能。而将上游的流水引到电站的水轮转动区域的这条引水通道就是引水隧洞。水利建设部门根据引水隧洞的水流情况和是否存在自由水面，将隧洞分为有压引水隧洞和无压引水隧洞。引水隧洞一直是水电站建设中的重要环节，在筛选引水隧洞洞线设计方案时，设计师要遵从洞线尽量短、隧洞内转弯的数量尽量少、上下游水流能够顺利衔接的原则。工程设计师在选定引水隧洞的设置区域时要考虑到隧洞所处的岩体的稳定性和地质构造，要远离地下水的区域。水电站的引水隧洞存在的施工难点有：（1）引水隧洞的施工场地狭小。由于水电站往往是建在群山环绕，河流湍急的区域，而隧洞更是在山体里面建造的，这就很容易的压缩了工程的施工空间，也增加了工程建设中的各种的不定因素，使得整个工程的施工难度也扩大了。（2）在山体内施工，要充分了解山体的地理地貌、岩石状况，否则施工现场很容易引发塌陷等情况，施工的安全就变得尤为突出。（3）狭小的施工空间使得工程的施工条件变差，对通风、采光、除尘等方面的需求也想到增加。种种难点使得工程的施工难度不断加大，也要求工程的设计部门建立设计方案时，不但要考虑到节约工程成本的同时也要参考工程的施工环境、施工需求特点。

2　水电站引水隧洞开挖阶段的施工措施

水电站的引水隧洞开挖时要顾及到隧洞洞身面的施工，洞身面关系到引水隧洞的施工建设进度。而引水隧洞的洞身面指的是进口面和出口面。如果施工部门遇到施工工期紧，引水隧洞工程量大的时候，就会通过开挖一些支洞、竖井之类的辅助设施来弥补引水隧洞施工工作面上的不足。施工工作面的位置及数量确定之后，施工单位要考虑好隧洞洞线的地形地貌情况，施工所需的运输条件、设备的情况，工程的成本投入情况，等等各方面的因素，筛选出一种建设成本投入更合理，工期消耗更短，施工方案更科学的开挖方案。平洞的开挖方案分为全断面开挖法和断面分部开挖法。

2.1全断面的隧洞开挖法

全断面开挖的方法通过使用多臂钻机配合全断面挖进机能挖掘出8米到10米高的隧洞。全断面开挖的方法具有隧洞同时掘进开挖、引水隧洞开挖速度快、提高工程的施工工效、减少工程施工消耗的时间，这几个方面的优点。全断面开挖法的缺点是：岩体性能差、挖掘高度局限、隧洞断面大、施工的机械化要求高。这也导致了全断面的开挖方法的局限，全断面开挖的方法适用的是围岩稳固、坚固的区域。

2.2断面分部的隧洞开挖法

断面分部的隧洞开挖方法就是先将整个隧洞的工作量分成若干个小工作量的隧洞断面，然后在对这些分成小断面的隧洞进行开挖施工。根据开挖方式的不同，有将断面分部开挖法分为了台阶开挖法和导洞开挖法。台阶开挖法一般应用于大型的隧洞工程中，在隧洞中从地面往下开挖或者是才下面往地面挖。台阶开挖法应用的是10米以上的引水隧洞工程。导洞开挖法在应用时对通风排水、岩体类型、导洞的情况这些方面有要求。导洞开挖法的具体操作是：选在引水隧洞的断面上开挖一个小型导洞，再由这个小型导洞进行扩大面积作业，直至挖到整个断面的方法。导洞开挖法根据导洞周围的情况和小型导洞的位置，将导洞开挖法分为了上导洞开挖法、下导洞开挖法、上下导洞开挖法。断面分部开挖法对机械设备的需求不高，能运用于施工环境差的隧洞工程中。断面分部开挖法也适用在围岩稳定性不高。洞径较大的隧洞工程中。

3　水电站引水隧洞支护阶段的施工措施

水电站的引水隧洞是一项长期的工程，每段工程建设完成之后，或多或少的会受到自然因素或者施工因素的影响，这就要求施工部门要对挖好的地段加以支护保护，巩固围岩的稳定，确保工程的安全顺利施工。进行隧洞支护的操作措施有两种，混凝土泵隧洞支护法和新奥法隧洞支护法。

3.1混凝土泵隧洞支护法

混凝土泵隧洞支护法的核心是混凝土的浇筑。通过将冲天尾管、排气管、导管等管道相互连接，构成混凝土的输送管道，在地表将混凝土通过强化的压力挤压到模板支撑的仓内，从而实现混凝土的浇筑作业。在运用混凝土泵隧洞支护法时，施工部门要注意的是，混凝土浇筑到顶拱仓面阶段，要撤出滞留在仓里的施工工具，尽可能的将仓面的两端筑高。混凝土浇筑到人孔相平时，就要保护施工人员的安全，将施工人员撤离。人孔洞筑浇完成后，要加大泵机的速率，完成浇筑支护作业。

3.2新奥法隧洞支护法

施工部门在使用新奥义隧洞支护法是要考虑到隧洞建设环境中的岩石的承载能力能否支撑支护作业。新奥义隧洞支护法分为三个部分：光面爆破开挖、锚喷支护以及围岩稳定状况检测。在了解了岩体具体情况后，施工部门运用新奥义支护法的具体操作是：在隧洞的开挖、支护阶段，充分利用好岩体在隧洞挖掘过程中发生的形变，适当的运用带有加固作用的材料、工具加固岩体，使得整个受到加固的围岩具备抵抗外力冲击的能力，为整个隧洞提供支护保护，达到工程施工部门保护隧洞的目的。