水电站引水隧洞开挖及支护施工技术

2020-11-27张嘉灵

水电站机电技术 2020年11期

张嘉灵

（中国电建市政建设集团有限公司，天津 300384）

在水电站建设过程中，引水隧洞能够提高水电站的工作效率，降低施工成本，是水电站水工建筑物的关键[1]。由于引水隧洞的开挖和施工过程具有较高的技术含量，因此，在实际设计中，若能够缩短引水道线，则可以实现更为节能和高效的引水隧洞施工，为后期水电站实现经济效益提供有力保障。

1 水电站引水隧洞概述

水电站发电原理是通过将水的重力势能转变为电能。因此，在水电站修建施工过程中，需要开挖水电站所在的山体，形成能够实现引水功能的引水隧洞[2]。水电站引水隧洞的施工现场如图1所示。

图1 水电站引水隧洞的施工现场

在水电站引水隧洞的建设过程中，主要包括隧洞的开挖和支护。在这两个阶段中，任何一个阶段的施工质量均会对工程的整体完成情况产生一定影响。引水隧洞作为技术难度较大的施工工程，在施工过程中，需要充分研究和分析相关的施工条例，通过及时有效地监管，确保其能够符合方案中预期的质量标准[3]。在工程施工前，需要合理地统筹安排工程的具体工作，根据设计部门所提供的工程量清单，核实和明确施工中的任务明细。此外，在隧洞施工过程中，不仅每天要核查工人的工作量，而且还需要排查隧洞内的通风状况，避免在隧道进水区施工过程中出现施工量难以达到相关标准等问题。

在隧道开挖施工之前，需要通过支护提升隧洞的平行端和弯道的稳定性，才能开始隧洞竖井段开挖，再开始平行段的施工，平行段的施工结束后，开挖上弯道，在上弯道的工程结束后，开始下一阶段的工作。在施工过程中，应有效保证不同阶段工作任务质量，并且施工顺序要符合相关要求。在整个施工周期中，应时刻保持隧道内部通风，提升工程过程中竖井段的利用效率，有效优化工程质量。

在完成开挖和支护的施工建设中，通过混凝土喷射的方式，及时加固与维护隧洞中平动段，设置锚杆提升隧洞稳定性。在此过程中，主要提升喷锚操作，尤其要避免出现超前锚固问题，这一阶段的工程完成质量与隧洞最终的稳定性具有直接关系，在施工过程中应当予以充分重视。

2 水电站引水隧洞开挖技术研究

2.1 水电站引水隧洞开挖技术选择

水电站引水隧洞开挖技术主要分为两类，包括支洞开挖和竖井开挖。在选择开挖技术时，需要充分调研施工场地的地质条件和施工条件，结合施工团队自身的施工能力，合理选择开挖技术。

2.2 断面分部开挖技术

断面分部开挖技术是通过合理划分引水隧洞的断面，对工作量进行分级操作。根据不同地质结构的断面，采取不同开挖方式、不同跨度尺寸和结构的隧洞。施工难度较大、地质条件不利的大型隧洞开挖通常会采用导洞的形式，对于施工团队的技术和设备的需求较高。

3 水电站引水隧洞支护施工技术研究

3.1 水电站引水隧洞锚杆支护施工技术

通过选择抗拉强度大、易于切割的锚杆结构，对水电站引水隧洞进行加固性支护施工，能够有效提升隧洞的稳定性。水电站引水隧洞锚杆支护施工流程如图2所示。

图2 引水隧洞锚杆支护施工流程

在锚杆施工过程中，需要确定钻孔的孔位，在确定孔位后，根据施工场地的实际状况，轻微调整孔位的角度后进行钻孔，以供后期的锚杆固定做准备。为了能够更好地进行后期的锚固操作，在安装锚索之前需要对钻好的孔位进行清孔操作，之后安装锚索。锚索的制作过程中，每一根钢绞线长度与锚杆设计的长度，要与水电站引水隧洞的实际腰梁宽度相关，且在计算过程中，要将锚索张拉情况下受不同千斤顶型号影响的最小长度包括在内。

在工程钢绞线的两端需要实现自如伸缩，为了达到这一目的，在钢绞线伸缩部分用黄油填充，并且利用塑料管将两端固定好，确保其伸缩能力符合锚索的施工规范。沿着锚杆的方向，按照合理的固定间隔，捆扎和固定钢绞线。在工程应用过程中，对固定钢绞线的隔离架之间的距离通常控制在1.5 m左右。完成锚索的加工后，需要进一步对其性能进行检验和分析，确保其质量。在将锚索运到之前钻好的孔口同时，还需要同时插入镀锌管。在此过程中，如果出现难以进入孔洞的问题，则需要再次进行清孔操作，并且重新完成钻孔直至锚索顺利到位。为了提升工程进展速度，在工程支护施工时，采用边注浆边拔管的方式完成，但是两项操作之间的间隔不能太短，否则会影响锚杆的质量。通常在注浆完成后，大于5m进行拔管，注浆达到孔口溢出浆时不能拔出注浆管，需要在湿粘土封口后进行稳压二次注浆。

锚杆施工技术的最后一步是张拉锚杆腰梁。检查锚索孔口平整度，确保在张拉腰梁的过程中，锚索所承受的应力分布均匀，通过预拉操作直接检验锚索的应力承受能力。

3.2 水电站引水隧洞混凝土喷射支护技术

在混凝土喷射加固过程中，由于隧洞岩面会出现碎石等杂物，使混凝土加固不理想。因此，在混凝土喷射隧洞之前，需要对岩面进行有效清洁，采用高压水冲洗，但由于岩石种类不同，对遇水之后稳定程度下降、较易泥化的岩石结构，则不能选择这种清洁方式，应考虑采用压力风处理。与此同时，需要检测隧洞的防水性能，对可能出现渗水问题的部位增加排水管道，保障隧洞的稳定性不受渗水的影响。采用合理比例完成混凝土喷射料的制备，通过钢筋网和之前施工完成锚杆相连接，开始混凝土隧洞喷射阶段施工，喷射过程尽可能提升喷射面的光滑度和完整度，并确保在工程施工过程中混凝土原料充足，相关设备能够稳定运行。