中小型水工隧洞设计与施工优化探讨

肖桂花

【摘要】摘要随着社会的发展和人们的需要，传统的水工隧洞已不能社会的需求。中小型水工隧洞的设计应结合时代的发展和实际需要。据调查，水工隧道根据洞室断面以及各种因素其大致可分为四种类型。此外，像对于隧洞进出口设计、隧洞设计、水工隧道结构体系的设计、水工结构防水原则等都要遵循一定的原则。另外还要做好辅助部门的工作，“后勤工作”的完善与否和工地施工质量的好坏直接挂钩。只有将每一步工作都落实到位，对于不足之处进行优化才能提高中小型水工工程的质量和实现快速施工。

【关键词】水工隧洞；设计；施工优化

水工隧洞的设计和施工的优化运用到像我国大型的调水工程，例如像南水北调、引滦如唐、引江济太等。水工隧洞的设计及施工的优化和我们的生活息息相关。为此笔者查阅相关文献，写的此文以期为读者以及相关工作人员有所帮助。

1、中小型水工隧洞规模及类型划分

之所以称之为水工隧洞是由于最大应用于在调水工程，当然水工隧道也可以运用到其他行业。根据运输距离的不同其规模也不尽相同。例如短型水工隧道、中长型水工隧道以及长型水工隧道等。其类型的划分又根据隧洞洞室的断面、跨度的大小等因素分为四类。其四类优缺点不尽相同，但是大致都包含“小”和“长”的特点。为此对于用途和地质的差异其设计要以“三规模、四类型”为依据。

2、隧洞进出口设计应遵循“早进晚出，不刷坡或少刷坡”的原则

隧洞，一般情况下大都是在山间或地下进行作业的工程。所以在对隧洞进出口设计时应结合当地山体地质和周围的环境综合分析。笔者认为在设计时应遵循11个字。即早进晚出、不滑坡或少滑坡。在这11个字的基础上对其进出口进行改造，例如像无洞门设计和简易洞门设计的方案。另外。值得一提的是，对进出口还要定期的进行检查、保养，以防有潜在的安全隐患。

3、隧洞结构防水原则应以堵为主！限排为辅

隧洞防水结构原则的建立是综合地质环境，水文环境考虑的。例如在提出以堵为主、限排为辅的防水原则时是根据随着工程的不断推进地表将出现下陷而提出的。传统的隧洞结构在长时间的运作中，由于运载量的不固定以及水压的作用，其表面会出现裂痕进而使外水内渗、内水外渗的现象。而“以堵为主、限排为辅”则恰恰弥补了这一缺陷。

4、中小型隧洞主要施工方案优化

笔者认为要想使中小型隧洞施工方案得到优化应从施工支洞的优化、开挖施工机械优化、辅助设施的优化、爆破循环优化等四个环节着手处理。

4.1施工支洞优化

工程队在进行隧洞工程施工时，为在投资最少的情况下获取最大的利润，往往在施工主洞的同时，另外设置支洞。随着支洞设置的越来越普遍化，其不足之处也愈发明显。由于工程队在施工时对支洞设置的多少控制不好。如果支洞设置的太少，其节约了投资的资金，但是，从另一方面讲，工程队的施工工期将大大延长，其各种费用也需要一笔很大的资金，另外，其对主洞的施工和建造都有一定的影响；相反，如果支洞的设置过多，其有利于通风排烟、在设置支洞时，可以跳过一些地面重要建筑物的地基，但是，其成本将大大增加，其施工队的经济效益不能达到最大化。在对整个隧洞工程进行优化时，可以对支洞的设置进行优化。而其的优化不是盲目的，而是在勘察地形，考虑地质，综合效益的基础上进而设计出合理数量的支洞。

4.2开挖施工机械优化

作为开挖隧洞的工具，其作用十分重大，可以说没有工具隧洞施工进度就会停滞不前，另外，工具的优劣也会直接影响隧洞工程的好坏。为此，在整个隧洞工程施工的过程中对施工工具進行优化是十分有必要的。通过调查了解到，在隧洞工程施工过程中最常用到的是多臂钻和手风钻这两种工具。但是又由于多臂钻和风钻工作效率和体积的大小都不尽相同，所以在进行对主洞和支洞进行施工时应采用不同的工具。例如在对支洞进行作业时，支洞较主洞而言，其面积较小，而且有可能涉及到地面重要建筑物的地基，所以，不适合用像多臂钻之类工具进行作业，相反，手风钻的体积较小，在对支洞进行施工时方了工作人员的工作。反之，在对主洞进行施工时，要是使用手风钻其工作人员的工作效率就大大降低。另外，值得一提的是，有些时候，在对主洞或支洞施工时，也需要两种工具的两结合，进而使工作效率最大化。综上所述，在对施工工具选择上不能仅仅看其工作效率的高低，也要综合考虑实际需要。

4.3辅助设施优化

辅助设备在整个隧洞施工中也具有重要的地位。在一定程度上可以保护工作人员的人身安全。像最常见的通风系统、排烟系统，供水系统以及供电系统等。有些中小企业为节约资金，对其辅助功能设施没有完善。例如，供电系统中，有些老化的电线不能及时更换，一定程度上威胁工作人员的人身安全，另外，老化的电线线损率也大大增加，对环境也有一定的影响。就这一现象，企业的管理层可以定期的对供电系统进行排查，使老化的电线得到及时的更换。对于供排水系统，现阶段我国国内在隧洞供排水系统普遍存漏水、开裂、掉块等问题。面对这一问题，工作人员要及时对其进行补救，同时建立相关部门，对供排水系统实施动态监测。

4.4爆破循环优化

在隧洞建造时，爆破又是一重要环节，它极大地提高工作人员的工作效率。为此，在工程进行爆破时，对其尽可能的优化。例如对爆破参数的进行优化、对爆破循环进行优化。通过对其优化从而达到效益和质量双丰收。

本期笔者从中小型水工隧洞规模及类型划分、隧洞进出口设计应遵循“早进晚出，不刷坡或少刷坡”的原则、隧洞结构防水原则应以堵为主、限排为辅三个方面以及优化的四个方面进行阐述。

5、结语

在本文，笔者通过查阅文献资料，通过总结归纳对中小型隧洞的规模以及类型进行了划分以及对隧洞入口隧洞结构防水原则的设计等做了详尽的阐述，除此之外，对施工的优化方案也提出自己的见解。笔者认为只有加强对其不足之处的管理进而对其完善，抓好其中的每一个环节进而才能中小型水工隧洞建设才能做得更好。

参考文献

[1]徐干成.地下工程支护结构[M].北京：中国水利电力出版社，2001.

[2]SL179 -2002，水工隧洞设计规范[S].北京：中国水利电力出版社， 2003.