浅谈引水隧洞初期支护施工工艺

张 刻

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃兰州730030）

水电工程引水隧洞施工中，由于开挖路线较长，整个工程量较大，开挖洞径较大，在实际施工中会由于不良地质因素，造成涌泥、涌水或是坍塌等问题，不利于后期施工的开展。对此，在引水隧洞开挖后要做初期支护处理，保证引水隧洞的稳定性，进而提高工程质量，避免不必要的安全事故。要重视并加强初期支护工序控制，根据地质情况和工程需要，设计稳定性强的初期支护施工方案，优化初期支护施工工艺，进而保证引水隧洞工程的综合效益。

1 工程概况

本工程为某水电站引水工程为例，取水口位于汤珠河下游附近，总长8995.652m，有4个引水支洞，隧洞断面是城门洞型，通过对现场围岩类型的分析，开挖尺寸设定为宽3.4m×高3.8m。在前期分析中，发现该隧洞地下水位高于洞顶120m，为了防止施工中的涌水问题，在初期支护分析中，以0.6倍折减系数外水压力为前提，设计初期支护方案。

2 引水隧洞开挖

2.1 准备工作

在引水隧洞开挖中，先要做好开挖准备工作，根据工程特点，采用旋转钻爆法无轨运输施工方案，实现掘进、支护、砼衬砌为一体的机械化施工作业，并采用光面爆破的方法，边挖边护，做好施工监控量测与地质报告，及时了解围岩变形情况，调整支护参数，进而提高施工质量。

2.2 测量放线

在施工测量中，每隔20米设置1个中心桩和水准基点，在排炮钻孔前，根据隧洞断面尺寸开展施工放样工作，用红铅标注轮廓线，并根据钻爆设计图进行炮孔的布设，以两侧边墙和拱顶水平线为开挖依据。采用施工导线和复合导线进行施工测量控制。在开挖面推进时，按照放样指导中心线，每隔20米设置1个砼固定桩，在隧道掘进至300m时，对隧洞方向进行检查，保证符合设计要求，运用边长200m高精度附合导线，辅助施工导线开展闭合测量，实现施工测量控制。

2.3 钻孔

本引水隧洞工程前期分析中，多为Ⅲ类、Ⅳ类围岩，具有较高的岩石完整性，可以选择全断面一次爆破开挖成型的方式，根据爆破后的情况实施锚喷支护。施工中选择2.5m长钻杆进行钻孔，钻孔深度为2.3m，每排炮进尺设置2m，每天2个循环，进尺4m，估计每月进尺100m。在本工程标段中，Ⅳ类和Ⅴ类围岩出现表浅部围岩、紫马沟地段，若选择全断面开挖法，要按照“短进尺、弱爆破”的原则；针对结构稳定性弱或是成洞困难地段，要选择上下断面施工法，先开展上半断面开挖，做好支护后开展下半断面开挖，这类围岩平均钻孔为1.5m，每排炮进尺为1.2m，每天完成2个循环，每月计划进尺70m。

2.4 爆破

本工程选择全断面光面爆破法，针对Ⅲ类围岩以全断面预留光爆破层光面爆破法为主，而Ⅳ类和Ⅴ类围岩选择“短进尺、弱爆破”的全断面爆破法，特殊地段选择上下断面短台阶法，其中上断面和下断面预留3m。根据岩石强度进行不同爆速炸药的选择，针对有水地段选择乳化炸药，其他选择2号岩石硝铵炸药，配以毫秒雷管和塑料导爆管。在炮眼布置上，按照开挖断面大小，以楔形掏槽为主，Ⅲ类、Ⅳ类围岩地段钻深2.3m，Ⅴ类围岩破碎地段钻深1.7m，光爆和孔距设为40cm。在装药中，掏槽孔和掘进孔选择耦合装药方式，而周边空则选择不耦合装药方式，将小直径炸药间隔绑扎，炮眼直径是40mm，破碎地段选择双传爆线。

3 出渣

3.1 通风降尘

在出渣处理中，施工人员要使用风水混合型水幕降尘器进行通风降尘，在隧洞口附近设置风水混合型水幕降尘器，通过该降尘器促进水的完全雾化，使得爆破中的粉尘迅速降尘，提高粉尘沉降速度。施工人员将该水幕降尘器布设在边拱位置，在爆破前10min将水幕开关打开，爆破20min后关闭开关，主要促进1～3μm粒径粉尘的沉降，爆破后即可开启压风机、射流风机辅助通风降尘，以达到较好的降尘效果。

3.2 出渣运输

本工程使用装载机进行装渣，并通过自卸汽车进行出渣运输，隧洞内每隔100米布设1个错车道，便于出渣运输。在运输过程中，组建专门的道路维修队伍，根据实际情况调整和维护隧洞内外道路，保证运输道路良好，提高出渣运输效率。同时，要合理安排运输车辆的调度工作，提高车辆利用率和周转率，保证洞内照明系统良好运行，安排专人定期检查照明系统，一旦发现破损立即更换和处理，进而提高出渣运输效率。

4 初期支护

4.1 锚杆

针对完整围岩地段，在掘进过程中，在进尺段围岩位置施打随机锚杆，并设置系统锚杆，施工工序为“定位—钻孔—清孔—填塞锚杆剂—插入锚杆”，严格检查锚杆长度、角度和深度，满足工程标准。在随机锚杆施工中，施工人员要检查围岩结构与结构面清孔，合理布设孔位，使用锚固剂进行锚杆锚固，钻孔内要全部填满锚固剂，进而保证锚杆施工效果。

4.2 钢筋

在洞口内进行钢筋加工制作，并运输到洞内进行现场绑扎，提高作业效率，保证支护效果。

4.3 挂网

根据设计标准进行钢筋网加工，以受喷面起伏情况为标准进行铺设，把钢筋网与锚杆共同固定住，钢筋交叉点和双面受力钢筋要通过铁丝进行捆绑、扎牢，并通过双面焊接法进行钢筋接头焊接。针对焊接困难的位置，使用单面焊接法，将钢筋网、受喷面间的距离设为3cm。

4.4 喷砼

选择42.5普通硅酸盐水泥，配以5～15mm粒径的碎石，根据配合比进行砼水泥拌合，检查拌合料的均匀性。在喷砼前，施工人员要掌握隧道断面尺寸，及时处理欠挖部分开裂或是破碎的碎岩，及时清除墙角虚渣，通过高压风或是水进行冲洗和处理岩面。在实际喷砼过程中，施工人员要先注水，再送风，最后上料，结合受喷面与拌合物情况进行注水量的增减，自上而下开展喷射作业，直到受喷面易粘着、呈湿油光泽为止。在喷射砼凝结2h后，施工人员要实施喷水养护作业，养护时间设为14d。养护完成后，施工人员要对喷射砼进行强度检查，通过喷砼特制模型开展抗压试件检查，进而保证喷砼的抗压强度符合工程设计要求。

5 结束语

在引水隧洞施工中，要对隧洞开挖、出渣、初期支护等工序进行严格控制，加强施工现场管理，做好前期的准备工作，优化施工设计方案，不断提高初期支护工艺水平。