水利工程中引水隧洞施工技术的应用研究

冀 超

（山西省水利水电工程建设监理有限公司，山西 太原 030002）

0 引言

水利工程可以控制和调节自然界的地表水和地下水，水利工程的修建可以有效的控制水流，避免洪涝灾害的发生，同时也可以满足居民对水的需求，所以水利工程在我国社会发展中占有重要地位，引水隧洞施工一直是我国水利工程项目的重点和难点，引水隧洞施工技术包括很多方面，例如：开凿隧洞、隧洞衬砌、隧洞边坡支护、开凿调压井等关键的环节。这些施工技术较复杂，只有施工人员掌握较高的施工技术，才可以对这些环节进行科学合理的控制，才会有效地提高引水隧洞的施工质量和施工效率。

1 工程概况

结合我国某一工程的具体实例进行研究和分析，在进行引水隧洞施工时，要求引水隧洞总长为519 m，隧洞最大埋深为200 m，穿越的断层主要有三条，引水隧洞的岩性主要有三种，即辉绿岩、石英闪长岩、少量的细晶花岗岩。实地考察发现，该工程引水隧洞的岩石完整，在引水隧洞施工的过程中主要应用到开凿引水隧洞、排水系统、锚杆、混凝土喷射、衬砌等施工技术。

2 引水隧洞施工技术

2.1 开凿技术

引水隧洞施工的首要内容就是开凿技术。开凿前需要进行实地考察，对引水隧洞的断面、地理环境等因素进行综合分析，不同种隧洞类型会有不同种类的开凿方法，所以在开凿施工之前，要对隧洞类型进行分析，根据隧洞类型科学合理的选择开凿方法，从而确保引水隧洞的施工可以顺利的实施。实例项目施工采用全面开凿法，就是在岩石地质施工环境中，采用一次性爆破技术进行开凿，隧洞开挖爆破参数见表1。爆破完成后，就会形成隧洞，该隧洞会与整个隧洞相融合，隧洞全面开凿结束后，施工人员可以利用较大的施工范围进行其他的施工作业，进而有效的提高引水隧洞的施工效率[1]。

2.2 排水系统施工技术

引水隧洞排水系统的施工是引水隧洞施工中的重要组成部分。在进行引水隧洞排水系统施工时要注意天气，雨天会严重影响施工的质量和进度，故引水隧洞排水系统的施工应尽量避开雨天，其中引水隧洞的顶部、地面、洞口的排水工作是排水系统施工过程中的重要环节。另外，在施工过程中也要设置一些防护措施，避免，突降大雨，大雨会破坏地表水与地下水的平衡性，雨水的冲刷作用会影响地基的稳定性。相关工作人员要对引水隧洞的排水情况进行记录和分析，例如：对出水水质的组成成分、水量多少等数据进行详细的记录，然后以这些记录为依据，对排水设施进行合理的建设。在进行引水隧洞排水系统的施工时，应注意对地面积水和地表水进行及时的清理[2]。

2.3 锚杆技术

在进行引水隧洞锚杆的施工时，会涉及到不同类型的钻孔设备，不同类型的钻孔设备在种类和规格上都具有较大的差异，钻孔设备的选择是根据实际的施工环境决定的，其中最主要的依据是土层和围岩情况。在引水隧洞锚杆施工中，通常将干式排渣钻孔设备应用到土层的钻孔部位，施工人员也要控制孔深和距离误差，要保证距离误差不能超过150 mm；对于锚杆高度和位置，相关工作人员则要按照施工图纸和施工标准进行确定；除此之外，相关的施工人员也要对锚杆进行检查，观察锚杆是否具有杂质，然后进行除锈等清洁工作，最后，灌浆管需要与锚杆进行有效的融合，随着砂浆的灌入匀速的抽动，在灌浆的过程中如果发现没有砂浆冒出，则需重新进行灌浆。围岩的结构不同，采用锚喷的支护结构在类型上也存在较大的差异，所以在施工之前，一定要对岩石结构进行仔细的分析和研究，进而确保引水隧洞锚杆施工可以顺利的实施[3]。

2.4 喷射混凝土施工技术

引水隧洞混凝土的喷射技术是引水隧洞施工中的重要环节，喷射方式的选择，应注意喷射混凝土的抗压应大于4 MPa且满足施工要求。对于混凝土的养护情况和喷射的混凝土材料主考虑我国施工单位都提倡使用硅酸盐水泥、粗砂、中砂等材料，且施工人员要对这些材料的细度值进行筛选和甄别，一般细度值应该在2.5以上，要注意避开含有二氧化硅的石料。如果施工过程中需要对这些材料进行搅拌，则要确保混合水中不存在影响混凝土强度的化学物质。在引水隧洞施工混凝土喷射施工之前，施工人员要进行多次的喷射混凝土配比实验，只有混凝土材料符合施工要求，才可以将其投入到施工中[4]。

2.5 衬砌技术

引水隧洞衬砌施工加护需要对四周位移值和围岩的结构进行科学的考察，拟定出详细的数据，然后根据这些详细的数据对引水隧洞衬砌的时间进行确定。在引水隧洞衬砌施工过程中，施工人员要对围岩结构的变形速度进行控制，使其跟上引水隧洞四周的位移速度。在保证支护结构的表面无裂缝，且隧洞内的中线位置与断面大小符合施工要求后，就可以进行脱模的工作[5]。

2.6 回填注浆操作技术

回填注浆操作技术是在引水隧洞衬砌施工完成之后进行，且在进行回填注浆的操作之前，应该对引水隧洞的顶部进行注浆实验，将实验结果以数据的形式进行整理，并依据这些数据进行回填注浆的施工。在回填注浆的施工过程中，对注浆施工的压力参数进行控制，压力值保持在2～3 MPa为宜，然后采用由高到低的顺序进行回填注浆工作的操作，在注浆的过程中要对施工区域的长度、施工区域的连接部位进行控制。

3 引水隧洞施工分析

3.1 工作原理

引水隧洞开挖施工中，为了确定超欠挖情况，采用激光断面测距仪对开挖后的隧洞进行检测。激光断面测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测量，首先向检测目标发射一束激光，再通过光电元件接收目标反射的激光束，通过计算确定观测距离。激光断面测距仪通过对测量数据进行计算分析，借助专用的图像处理软件，将测量结果与设计图进行对比分析，出具检测报告。

3.2 断面现场验证测试

根据设计与施工要求，对某引水隧洞的超前挖情况采用BJSD-2F型激光隧洞断面测距仪进行检测。检测面为喷射混凝土表面，选取两个检测断面进行检测，图1和图2为激光扫描图，检测数据详见表2。

表2 各桩号断面检测结果与分析

图1 K12+320断面激光扫描图

图2 K12+620断面激光扫描图

通过对表2和图1、图2进行分析可知，所测的两个喷射混凝土超欠挖情况如下：K12+320断面，超挖面积为1.123 m2，欠挖面积为0.642 m2，断面偏差为0.542；K12+620断面，超挖面积为1.346 m2，欠挖面积为0.540 m2，断面偏差为0.992。

通过对欠挖部分进行进一步分析和量测，欠挖面积和欠挖深度有局部超出超过施工规范要求的允许偏差规定范围。为了保证模筑混凝土厚度，应将欠挖部分予以凿除，可使用风镐做局部修整。欠挖部分处理完成后，经测量符合要求后方可进行模筑混凝土施工，以保证其断面尺寸符合要求。超挖部分对模筑混凝土施工影响不大，可不予处理。

4 结论

引水隧洞施工技术是水利工程行业施工中的重点和难点，结合某引水隧道施工的过程，主要采用的施工技术包括开凿技术、排水系统施工技术、锚杆技术、混凝土喷射技术、衬砌技术和回填注浆技术。通过激光断面仪对两个断面检测超欠挖情况，对引水隧洞施工技术的应用进行分析，经过分析可以得知，有局部超出施工规范要求的允许偏差规定范围。为了保证模筑混凝土厚度，应将欠挖部分予以凿除，可使用风镐做局部修整。欠挖部分处理完成后，经测量符合要求后方可进行模筑混凝土施工，以保证其断面尺寸符合要求。超挖部分对模筑混凝土施工影响不大，可不予处理。

引水隧洞的施工过程涉及到多种技术且每一个技术环节都较为复杂。为了有效的提高施工质量，应合理地设计施工方案，提高技术水平，为我国水利工程引水隧道施工的发展奠定良好的基础。