浅析大西沟水库输水隧洞的支护结构及围岩稳定性

王风民

【摘要】输水隧洞是水利工程建设当中的重要组成部分，在进行隧洞开挖的时候，由于应力的重新分布，应力变形和挤压会对隧洞的安全形成威胁。为了保证水利工程建设中隧洞的安全，对其支护结构的威严的稳定性进行探讨分析十分的必要。本文从大西沟水库隧洞的实际情况出发进行隧道支护结构的分析和围岩稳定性的探讨，目的是要为水利工程建设中的隧洞安全保护提供理论上的支持和参考。

【关键词】输水隧洞；支护结构；围岩稳定性

随着西部大开发战略的不断深入推进，新疆水资源的利用与开发工程得到了极大的重视。在工程建设中，隧洞的开挖是一项重要的内容，保证其安全对于整个工程有着重要的意义。从隧道开挖的具体实践来看，要实现隧道开挖的安全、保障隧洞的安全运行，主要是针对隧洞实际情况确立科学的支护结构，增强隧洞围岩的稳定性。

一、输水隧洞的基本情况概述

乌鲁木齐河大西沟水库隧洞分为泄洪兼导流洞和放水灌溉洞，均布置在河床右岸，隧洞进出口统一布置，从左向右依次为放水灌溉洞、泄洪兼导流洞，洞轴线间距25m。2条隧洞分有压洞段、工作闸井段和无压洞段，隧洞基岩以凝灰岩为主。大西沟水库海拔近2000m，正常蓄水位为1961m，河水主要为冰川水、雪水和基岩裂隙水，冬季较寒冷，最低温度为-25℃。冬季施工时隧洞内温度较低，混凝土不易凝结；且从大西沟水库隧洞开挖的情况来看，由于受出口F360断层的影响，隧洞出口段附近基岩破碎、完整性差。隧洞支护结构的确立和基岩稳定性的提升，需要采取多种形式的处理措施。

二、施工中存在地质问题和解决策略

泄洪兼导流洞进口右侧边坡岩体风化强烈，岩体较破碎、断层较发育，施工中采取增加预应力锚索加强锚固措施；高程1956m～1966m，增加20根锚索共2排；高程1946m～1956m，增加10根锚索共2排；高程1936m～1946m，桩号0-030m附近出现倒坡，增加2根锚索进行加固。隧洞进口边坡采取加固处理措施后，边坡稳定性较好，满足设计要求。

泄洪兼导流洞出口受F360断层影响，出口扩散段、消力池段岩石破碎，钢筋混凝土底板厚度调整到1.5m，以增强基础抗冲刷能力；出口0+466.832～0+481.18m段岩体破碎，遇水软化，采用换填1m厚的砂砾石夯实处理后，效果较好，提高了基础的承载能力。

三、输水隧洞支护结构分析

输水隧洞的支护结构是保证隧道安全的重要措施，所以分析隧洞围岩的稳定性并采取必要的加固措施，是保证隧洞安全的重要保障。

大西沟水库泄洪兼导流洞为城门洞型，分有压洞身段、工作闸井段和无压洞身段。隧洞开挖后0+000～0+103.305m段、有压洞0+118.305～0+355m段，节理裂隙较发育，伴生有少量的小断层，隧洞开挖后综合评定围岩以Ⅲ类为主，少部分为Ⅳ类围岩；施工中根据地质预报，隧洞支护主要采取锁口进洞、超前锚杆支护措施。该段隧洞整体施工中，由于采取的支护结构得当，未出现塌方等不良地质现象，保证了施工安全。

隧洞0+355～0+435m段由于受出口F360断层影响，隧洞开挖后的围岩类别与前期勘察不一致，差异较大。该段为F360断层影响带，节理裂隙发育，岩石破碎，局部洞顶和侧壁有塌方现象，成洞条件差，综合评定围岩以Ⅳ类为主，施工中采用光面预裂爆破、短进尺、多循环、小炮量的施工方法，尽量减少爆破对隧洞围岩的破坏，提高围岩的自稳能力；开挖后的隧洞，岩体破碎不易长时间裸露，应尽快对其进行封闭和支护，使其形成封闭的受力结构，采取边开挖边支护的施工措施。经喷锚挂网和钢拱架支护后的隧洞，提高了隧洞围岩自身的承载能力和围岩的稳定性，保证了隧洞支护系统的安全可靠，提高了隧洞施工的进度。

在输水隧洞支护结构的分析中发现，由于大西沟水库海拔近2000m，河水主要为冰川水，冬季较寒冷，-25℃，隧洞内温度低，混凝土不易凝结。因此在进行混凝土喷护时，采取封堵洞口、用油筒作火炉的方式，使洞内温度明显升高，在合适的温度下，混凝土的凝固效果得到加强，支护结构的质量有了保证。简言之，在输水隧洞的支护结构强化中，一方面要强调结构的整体性，这种强调会将支护结构细节方面的承压变形等情况进行避免，另一方面是要强调混凝土的凝结效果，因为更好的凝结效果会提升混凝土刚度、硬度以及承压力和荷载力。这样，支护结构的安全性会明显的提升。

四、输水隧洞围岩稳定性探讨

输水隧洞围岩的稳定性也是隧动开挖时需要重点注意的一项内容。就隧洞的稳定性来看，主要的措施是将破碎的围岩做统一性的处理，这样，围岩得到了基础的统一，其受力、荷载等也会变得更加均匀。在水输水洞围岩稳定性的处理中，一项重要的措施是水泥桩柱法的利用。所谓的水泥桩柱法指的是利用高压喷射喷头将水泥浆液注入到围岩缝隙中进行围岩统一性处理的方法。这种方法的利用需要注意两个关键点：

一方面是注浆位置的选择。在注浆中，位置选择的不正确可能会造成围岩的坍塌，因此科学分析并进行选点十分的重要。就选点来看，应该将存在裂缝但是又具有相对完整性的基岩部位作为水泥浆液注入的点，这样的选点一方面是保证了浆液能够通过缝隙进行扩散，另一方面是避免了浆液冲击力过大出现的基岩破裂。在基岩位置的科学选择之后便是进行浆液的灌注，为了达到较好的效果，灌注的浆液需要满足一定的比例，在实际浆液灌注中，按照工程要求进行水泥浆液配比，然后做好分析检查，确定其配比无误后即可进行灌注。通过浆液在缝隙当中的凝结，围岩的稳定性目标得以实现。

结束语：

输水隧洞在水利工程的建设中普遍存在，尤其是在一些山区进行水利工程建设的时候，隧洞的数量会比较多，这时候，保證隧洞的施工质量会成为工程整体质量提升的关键。科学的分析隧洞施工区域的地质情况，在掌握地质情况的基础上对隧道开挖的方式方法进行改进，然后在探讨隧洞的支护结构合理性和围岩的稳定性，这样，隧洞施工质量得以全面性提升。

参考文献：

[1]杨晓莹.输水隧洞的支护结构及围岩稳定性分析[J].水利规划与设计，2015，06：65-67+93.

[2]王淑勤.关于输水隧洞的支护结构及围岩稳定性分析[J].河南建材，2016，05：129-131.