水工隧洞设计中外水压力的探讨

王秋红

（河北省水利水电第二勘测设计研究院，河北 石家庄 050021）

1 水工隧洞和外水压力的意义

水工隧洞是指的意义是在山中或地下开挖的使用于灌溉、供水、排水和施工回流的一种自然状况下形成的景象；公路隧洞的意义是在施工过程中发现了遇到山体情况下，为连接公路工程而在山中开挖的隧道。可见，无论是水工隧洞还是公路隧道，都需要在山区或地下开挖空间，所以他们的施工技术具有相似性。

2 水工隧洞设计中外水压力的现状

2.1 水工隧洞设计

1） 洞口开挖，管棚法为水工隧洞和公路隧道进行挖掘技术的总技术方法，采用压型钢支护洞外管棚，管棚内开挖隧道。首先，对隧道入口边坡进行修复，确保隧道入口边坡高出隧道顶部大约2 米。预埋钢管沿洞口周边钻孔，钢管需要采用50mm*5mm 圆钢，洞口周围岩体采用注浆机早强水泥加固。隧道进口采用工字钢、钢筋和混凝土制作露天支护结构，然后采用露天支护开挖隧道。挖掘通常是在人与机器相互协作的方式下进行的，每次的开挖极限是0.8m，必要时必须控制振动，采用小药量进行微爆，以有效的保护围岩，避免隧道塌方。管棚施工技术对山体和地表植被破坏小，工作量最小，在实际施工中可以得到广泛应用。

2） 洞室开挖，开挖洞室时，常用的施工技术手段是光面爆破法，既可保证围岩的完整，这就是一个很难做到的方面，可以在这里成功就说明这个方法非常不错，又可避免围岩的裂缝。对于裂缝性地层的施工，可以有效避免新裂缝的产生和现有裂缝的扩展，使围岩整体处于稳定状态。此外，光面爆破法不需要大量的挖掘和衬砌，有效地减少了工作量，让施工进度大幅度提升，同时将施工队成本也降低了。一般每次爆破开挖深度不得超过1.5m，若施工区位于断层破碎带，地下水丰富时，采用机械方法松动围岩，人工修补等高面开挖。这种方法挖掘速度慢，人工工作量大，工作效率低，施工成本高。因此，这是没有必要的。下一步，尽量避免使用这种技术

3） 排渣运输，在一般水工隧道或公路隧道施工中，在开始开挖过程中，必须及时将岩屑运出隧道。如果隧道运输距离较短，小型运输机械可用于矿渣装载和运输，如刮渣机和机动三轮车协调模式；其次，如果运输距离较长，则采用钢轨运输方式输送矿渣。

2.2 外水压力

1） 压力隧洞，沿隧道轴线布置，进出口测点不少于3个。测点应布置在渗流梯度较大、基岩有破碎的地方、断层及节理裂隙发育的上段。在地形变化时，如溪流流过的沟壑和山峰处，外部水压通常较高，应该布置测量点。测点一般从地表向下钻孔，底部略低于衬砌结构外lm^-5m 处的衬砌高程。另一种监测技术手段是在衬砌结构外埋设压差式孔隙水压力计或钢弦渗压计进行遥测，这样就更全面的布置了，每个监测段应配备两台仪器。

2） 无压隧道，沿隧道轴线错开布置，在隧道两侧侧壁上，测点的定位原理与压力隧道外水压监测原理相似。从入口到出口设置不少于三个测量点。

3） 高压钢管，采用混凝土衬砌的高压钢管或埋在基岩中的高压钢管的管壁采用外水压。为了更明显的测量钢管所直接承受的外部水压，应在钢管壁和混凝土衬砌之间设置测量点。在钢管轴线方向上应选择3 个以上的监测断面，这样的选择方式更加合理，每个监测断面应设置2～3 个测点。外部水压由压差孔压计或钢弦渗透压计进行监测，电缆从合适的下游位置引出。

3 水工隧洞设计中外水压力的优化

3.1 工程支洞优化

在优化中，主要目的是缩短施工周期，提高通风、排烟、排渣效率，同时避免施工对一些重要建筑物的影响。在工程中，分支孔的不合理极易造成工程造价的增加，同时地形地貌也会对施工造成限制，无法保证经济效益。因此，在实际施工中，虽然这种方法可以缩短施工工期，但对经济有一定的影响，相关人员应综合考虑实际情况，然后做出决定。

3.2 开挖施工机械化

施工过程中，机械化的选择直接影响施工进度。所以，相关人员应从考虑实际现状，选择更合适的挖掘和钻探设备。在水工隧道施工中，气动钻施工速度较慢，但由于隧道的实际情况，气动钻井占用的空间较小。可以采取先挖后建的方法，增加气动凿岩次数，效果显著，可以提高钻井施工效率。在水工隧道施工中，排渣方式是否合理也会影响施工进度。因此，工作人员应根据施工实际情况选择最合适的运输方式。

4结语

水工隧道洞工程在水利工程中占据很高的地位，发挥着不可替代的作用。隧洞及隧洞工程施工质量控制难度大，必须加强施工工艺控制。本文对隧洞及隧洞工程的施工工艺及技术重点的进行了分析，为该工程的施工提供一些参考。纵观全文，积极加强水工隧洞的设计和施工优化具有非常伟大的意义，既能提高施工的效率，保证工程的质量，又能确保工程具有最大的收益。此外，要优化相关建设，确保各项工程开展顺利，促进水工水洞工程发展。分析了这么多，就是为了在工程上可以做出一些贡献。