水电站引水隧洞开挖及支护工程技术探讨

党延亮

（中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁沈阳110179）

1 水电站引水隧洞的基本定义

水电站发电原理是将大坝上游流水的重力势能转化为动能，通过水轮机转动带动厂区内部发电机组，进而产生电能。而引水隧洞的功能就是将上游的流水带动水轮机转动。其中，有压引水隧洞和无压引水隧洞是引水隧洞的主要形式。引水隧洞工程涉及洞脸处理、洞挖钻爆、安全处理及安全支护、钢模台车运行和维护、钢筋制作及安装、止水制作及安装、挡头模板安拆、砼泵机运行维护、隧洞衬砌混凝土浇筑及养护、支洞封堵等，以及风、水、电管线安装、维护、拆除和排水设施的安装、运行、维护、拆除、风机及风筒供货、安装、维护、拆除等。

2 水电站引水隧洞的施工问题

2.1 施工前期如何布局的问题

水电站引水隧洞的开挖是一个较为庞大的工程。在施工前期和施工过程中要考虑诸多问题。在引水隧洞开挖施工之前，施工人员应提前收集、获取施工地点的有关信息，诸如当地的图纸情况、施工地点的具体地理位置等。在获取信息和收集数据的基础之上，再对施工地点工作人员施工过程中一系列具体操作进行提前安排，要预测施工过程中会面临的问题，以便工作人员在遇到问题时能尽快采取应对策略，有利于提高工作效率，缩短工作时限。与此同时，工作人员还应根据已知信息和数据对各网点进行测量和布置，在这些重要环节进行完毕后，要通过一系列周密的措施进行检测。经检测后，才能向监管部门提供施工前阶段的报告结果，要求对其进行审核。在确保其质量完全符合要求之后，施工人员才能正式开始施工，即正式开始水电站引水隧洞的开挖。

2.2 水电站引水隧洞开挖阶段的施工措施

引水隧洞的洞身面是指进口面和出口面。这里也涉及一些需要面对的问题，特别是遇到一系列突发情况，施工团队在水电站引水隧洞修建过程中面临施工工期紧张以及工程量较大等情况，应有一些应对紧急情况的辅助措施，以便提高施工过程中工作人员的工作效率，确保开挖工作继续开展。在大致确定了不足工作面的数量和位置等基本情况后，施工团队需要考虑到当地的地形地貌以及施工过程中所要面临的一些资金投入问题，要确保在资金投入尽可能较小的情况下，筛选出一种平洞的开挖方案。开挖方案可分为全断面开挖法和断面分部开挖法。

2.2.1 以全断面方式开挖隧洞

全断面开挖法，是指按巷（隧）道设计开挖断面一次开挖到位的施工方法。这种开挖方式需要一气呵成。使用该开挖法不可或缺的工具是全断面挖进机。该挖进机能通过全断面方式对水电站引水隧洞进行开挖，一方面，能够极大地提高施工队伍的工作效率，缩短工作时限，可充分解决施工公司不足的问题；另一方面，全断面挖进机较为简单，便于携带。虽然全断面挖进机具有这些优势，但也应看到，在施工过程中，工作对于机械的精度有着极高的要求，同时对隧洞断面的面积有着极大的限制。

2.2.2 以断面分部方式开挖隧洞

虽然全断面开挖法具备特有的优势，但鉴于施工过程的难度，笔者建议最好还是将隧洞以断面分部的方式进行开挖，该方式在实际情况中可操作性相对来讲更强一点，可能更加容易，即施工人员最好将较大面积的断面分为诸多较小的部分，对引水隧洞进行开挖。导洞开挖法和台阶开挖法是断面分部开挖的两种主要方式。导洞开挖法的具体施工操作中:首先，施工人员需要开挖一个小型导洞；其次，在此基础上，进行引水隧洞开挖后续工作的开展；最后，在引水隧洞的断面上，将这个小型导洞的面积进行扩大，扩大到何时停止，取决于施工人员何时会挖到整个断面。台阶开挖法是指先开挖隧道上部断面（上台阶）、上台阶超前一定距离后开挖下部断面（下台阶）、上下台阶同时并进的施工方法。根据台阶长度，可分为短台阶、长台阶、超短台阶（微台阶）法等。至于实际操作中具体运用哪种方式进行操作，取决于实际情况。

2.3 支护阶段引水隧洞的施工措施

水电站的引水隧洞是一项长期工程。每段引水隧洞开挖工程建设完成之后，大多数情况下都会受到来自外部的各种各样因素的影响，所以，要求施工部门要对施工人员开挖完成的劳动成果进行支护保护，增强围岩的稳定性，消除地下水的影响以及维护隧道的稳定。混凝土泵隧洞支护法和新奥法隧洞支护法，以及永久挂网锚喷支护法是水电站引水隧洞开挖后进行隧洞支护操作措施的三种常用途径。

2.3.1 混凝土隧洞支护法

混凝土隧洞支护法主要有五道工序，即五项工序组成的混凝土单元工程：基础面或施工缝处理，模版工序，钢筋工序，止水、伸缩缝和灌浆管安装，混凝土浇注。

2.3.2 新奥法隧洞支护法

在施工过程中，施工人员需要考虑到隧洞建设环境中岩石的承载能力，考虑其能否支撑支护作业，此时施工部门需要使用新奥义隧洞支护法进行支护保护。光面爆破开挖、锚喷支护以及围岩稳定状况检测是新奥法隧洞支护法的三个部分，在施工人员通过数据分析了解了岩体具体情况后，达到工程施工部门保护隧洞的目的。

2.3.3 永久挂网锚喷支护法

挂网喷锚防护大多数情况下适用于网喷锚防护的岩质边坡，其岩层风化破碎严重、节理发育不完整，如果这种岩质边坡继续外露风化，将导致坠石或小型崩塌，从而影响整个边坡的稳定。在施工过程中，首先，监理工程师要认真检查承包商是否按施工详图布置,对孔位、孔向、孔径、孔深、洗孔质量、浆液性能及灌人密度等分项检查；其次，要对旁站监理进行灌注。

目前，水电站在日常生活中愈发普及。因此，建设好水电站将为经济的发展、人民的日常生活、交通的通达等各个领域带来诸多积极的影响。而引水隧洞的建设作为水电站建设的重要环节，对工程施工部门有着极高的要求，施工人员要运用科学合理的开挖方法和支护方法，积极应对水电站开挖过程中所面临的问题，努力建设出高质量的引水隧洞，为人们的生产生活提供更多的便利。