水电站引水隧洞开挖及支护的施工技术

王招辉

中国水利水电第十四工程局有限公司

水电站引水隧洞开挖及支护的施工技术

王招辉

中国水利水电第十四工程局有限公司

引水隧洞作为水电站建设的重要环节，相关部门需要运用科学合理的开挖方法和支护方法，建设出质量过硬的引水隧洞。因此在实际进行引水隧道开挖和支护时，要结合工程的具体情况制定合理的开挖、支护措施，保证工程的施工质量达到设计要求。基于此本文分析了水电站引水隧洞开挖及支护的施工技术。

水电站；引水隧洞；开挖；支护；施工技术

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。而将上游的流水弓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：(l)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相应增加。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 水电站引水隧道的开挖施工技术

隧洞开挖不仅仅关系到隧洞自身的洞身面，还直接影响整个工程的施工进度。洞身面指的是隧洞进入口的面积，一般来说，当水电站工程遇到隧洞工程量大的情况时，就会通过开挖支洞和竖井的方式来优化隧洞的建设效果，弥补其功能上的不足。确定施工区域的数量时，施工人员需要根据事先对工程当地的地质地貌、环境条件、设备情况等进行分析，从而挑选出更加合理的开挖施工方案。引水隧道常用的开挖方案有断面分部开挖法和全断面开挖法两种类型。

2.1 全断面开挖法

全断面开挖法指的是利用多臂钻机，挖掘出8—10m高度的隧洞，该种方法的优点在于可以多个机器同时开挖，开挖效率较高，可提升施工效果，介绍开挖过程中耗费的时间。但是全断面开挖法也有其缺点，如对岩体性能和结构要求较高，挖掘高度限制较大，同时挖掘出的隧洞断面大，不利于洞身面的控制。另外，全断面开挖法对施工机械的要求较高，施工工艺较为精细，需要有专门的操作人员来操控机械。基于此种情况，全断面开挖法只适用于围岩稳固并且坚固的区域。

2.2 断面分部开挖法

这种隧道开挖方法指的是将隧洞分为不同的环节，将总工程量划分成一些小的子工程量，分阶段对隧洞进行开挖作业。一些水电站建设单位还根据开挖方式的差异，将断面分部开挖法分为了导洞开挖法和台阶开挖法。台阶开挖法一般在大型隧洞开挖工程中应用，其方法为从地面向下开挖或者地面以下向上开挖，其主要应用于10m以上的隧洞工程。导洞开挖法和台阶开挖法不同，其对施工中的通风条件、排水条件、岩石结构等有着较高的要求，其施工方法为：选择合适的施工位置，在引水隧道的断面之上开挖出一个小的导洞，利用各类机械将小型导洞不断扩大，直至完成整个工程。导洞开挖法分为上、下导洞开挖法两种。总体来说，断面分部开挖法对机械设备的性能要求不算高，因此可以适用于多种类型的施工条件中，在围岩不稳定、洞泾较小的区域内同样适用。

3 水电站引水隧道的支护施工技术

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。

总之，水电站在建设中要注意引水隧洞的建造技术，在施工中包括开挖和支护两个阶段，其施工质量和工艺水平将会对发电站的整体工作效率产生直接影响，因此进一步加强对其的研究非常有必要。

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