趙 鑫（廣東水電二局股份有限公司，廣州 511340）

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水電站引水隧洞開挖及支護(hù)的施工技術(shù)

趙 鑫
（廣東水電二局股份有限公司，廣州 511340）

摘 要：水利水電站是一項(xiàng)復(fù)雜的綜合性工程，也是國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障。水電站的引水隧洞建設(shè)是整個(gè)水電站建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，受到地形地貌、施工環(huán)境等外界因素的影響嚴(yán)重。筆者將對(duì)水電站的引水隧洞開挖和支護(hù)技術(shù)發(fā)表自己的看法。

關(guān)鍵詞：水電站；引水隧洞；開挖及支護(hù)施工技術(shù)

0　引言

水電站引水隧洞施工主要包括了開挖和支護(hù)兩個(gè)方面的工作，同時(shí)這兩個(gè)方面的工作也影響著整個(gè)水電站建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。在開挖和支護(hù)這兩個(gè)工程上能實(shí)現(xiàn)保質(zhì)保量的效果，將能在加快引水隧洞工程的施工進(jìn)度、減少工程投入等方面起到高效的促進(jìn)作用。

1　水電站引水隧洞的基本定義

水電站發(fā)電的原理是利用大壩上游流水的重力勢(shì)能作用，推動(dòng)水輪機(jī)，帶動(dòng)廠區(qū)內(nèi)部的發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)，從而產(chǎn)生電能。而將上游的流水引到電站的水輪轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域的這條引水通道就是引水隧洞。水利建設(shè)部門根據(jù)引水隧洞的水流情況和是否存在自由水面，將隧洞分為有壓引水隧洞和無壓引水隧洞。引水隧洞一直是水電站建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，在篩選引水隧洞洞線設(shè)計(jì)方案時(shí)，設(shè)計(jì)師要遵從洞線盡量短、隧洞內(nèi)轉(zhuǎn)彎的數(shù)量盡量少、上下游水流能夠順利銜接的原則。工程設(shè)計(jì)師在選定引水隧洞的設(shè)置區(qū)域時(shí)要考慮到隧洞所處的巖體的穩(wěn)定性和地質(zhì)構(gòu)造，要遠(yuǎn)離地下水的區(qū)域。水電站的引水隧洞存在的施工難點(diǎn)有：（1）引水隧洞的施工場(chǎng)地狹小。由于水電站往往是建在群山環(huán)繞，河流湍急的區(qū)域，而隧洞更是在山體里面建造的，這就很容易的壓縮了工程的施工空間，也增加了工程建設(shè)中的各種的不定因素，使得整個(gè)工程的施工難度也擴(kuò)大了。（2）在山體內(nèi)施工，要充分了解山體的地理地貌、巖石狀況，否則施工現(xiàn)場(chǎng)很容易引發(fā)塌陷等情況，施工的安全就變得尤為突出。（3）狹小的施工空間使得工程的施工條件變差，對(duì)通風(fēng)、采光、除塵等方面的需求也想到增加。種種難點(diǎn)使得工程的施工難度不斷加大，也要求工程的設(shè)計(jì)部門建立設(shè)計(jì)方案時(shí)，不但要考慮到節(jié)約工程成本的同時(shí)也要參考工程的施工環(huán)境、施工需求特點(diǎn)。

2　水電站引水隧洞開挖階段的施工措施

水電站的引水隧洞開挖時(shí)要顧及到隧洞洞身面的施工，洞身面關(guān)系到引水隧洞的施工建設(shè)進(jìn)度。而引水隧洞的洞身面指的是進(jìn)口面和出口面。如果施工部門遇到施工工期緊，引水隧洞工程量大的時(shí)候，就會(huì)通過開挖一些支洞、豎井之類的輔助設(shè)施來彌補(bǔ)引水隧洞施工工作面上的不足。施工工作面的位置及數(shù)量確定之后，施工單位要考慮好隧洞洞線的地形地貌情況，施工所需的運(yùn)輸條件、設(shè)備的情況，工程的成本投入情況，等等各方面的因素，篩選出一種建設(shè)成本投入更合理，工期消耗更短，施工方案更科學(xué)的開挖方案。平洞的開挖方案分為全斷面開挖法和斷面分部開挖法。

2.1全斷面的隧洞開挖法

全斷面開挖的方法通過使用多臂鉆機(jī)配合全斷面挖進(jìn)機(jī)能挖掘出8米到10米高的隧洞。全斷面開挖的方法具有隧洞同時(shí)掘進(jìn)開挖、引水隧洞開挖速度快、提高工程的施工工效、減少工程施工消耗的時(shí)間，這幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。全斷面開挖法的缺點(diǎn)是：巖體性能差、挖掘高度局限、隧洞斷面大、施工的機(jī)械化要求高。這也導(dǎo)致了全斷面的開挖方法的局限，全斷面開挖的方法適用的是圍巖穩(wěn)固、堅(jiān)固的區(qū)域。

2.2斷面分部的隧洞開挖法

斷面分部的隧洞開挖方法就是先將整個(gè)隧洞的工作量分成若干個(gè)小工作量的隧洞斷面，然后在對(duì)這些分成小斷面的隧洞進(jìn)行開挖施工。根據(jù)開挖方式的不同，有將斷面分部開挖法分為了臺(tái)階開挖法和導(dǎo)洞開挖法。臺(tái)階開挖法一般應(yīng)用于大型的隧洞工程中，在隧洞中從地面往下開挖或者是才下面往地面挖。臺(tái)階開挖法應(yīng)用的是10米以上的引水隧洞工程。導(dǎo)洞開挖法在應(yīng)用時(shí)對(duì)通風(fēng)排水、巖體類型、導(dǎo)洞的情況這些方面有要求。導(dǎo)洞開挖法的具體操作是：選在引水隧洞的斷面上開挖一個(gè)小型導(dǎo)洞，再由這個(gè)小型導(dǎo)洞進(jìn)行擴(kuò)大面積作業(yè)，直至挖到整個(gè)斷面的方法。導(dǎo)洞開挖法根據(jù)導(dǎo)洞周圍的情況和小型導(dǎo)洞的位置，將導(dǎo)洞開挖法分為了上導(dǎo)洞開挖法、下導(dǎo)洞開挖法、上下導(dǎo)洞開挖法。斷面分部開挖法對(duì)機(jī)械設(shè)備的需求不高，能運(yùn)用于施工環(huán)境差的隧洞工程中。斷面分部開挖法也適用在圍巖穩(wěn)定性不高。洞徑較大的隧洞工程中。

3　水電站引水隧洞支護(hù)階段的施工措施

水電站的引水隧洞是一項(xiàng)長期的工程，每段工程建設(shè)完成之后，或多或少的會(huì)受到自然因素或者施工因素的影響，這就要求施工部門要對(duì)挖好的地段加以支護(hù)保護(hù)，鞏固圍巖的穩(wěn)定，確保工程的安全順利施工。進(jìn)行隧洞支護(hù)的操作措施有兩種，混凝土泵隧洞支護(hù)法和新奧法隧洞支護(hù)法。

3.1混凝土泵隧洞支護(hù)法

混凝土泵隧洞支護(hù)法的核心是混凝土的澆筑。通過將沖天尾管、排氣管、導(dǎo)管等管道相互連接，構(gòu)成混凝土的輸送管道，在地表將混凝土通過強(qiáng)化的壓力擠壓到模板支撐的倉內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)混凝土的澆筑作業(yè)。在運(yùn)用混凝土泵隧洞支護(hù)法時(shí)，施工部門要注意的是，混凝土澆筑到頂拱倉面階段，要撤出滯留在倉里的施工工具，盡可能的將倉面的兩端筑高?；炷翝仓饺丝紫嗥綍r(shí)，就要保護(hù)施工人員的安全，將施工人員撤離。人孔洞筑澆完成后，要加大泵機(jī)的速率，完成澆筑支護(hù)作業(yè)。

3.2新奧法隧洞支護(hù)法

施工部門在使用新奧義隧洞支護(hù)法是要考慮到隧洞建設(shè)環(huán)境中的巖石的承載能力能否支撐支護(hù)作業(yè)。新奧義隧洞支護(hù)法分為三個(gè)部分：光面爆破開挖、錨噴支護(hù)以及圍巖穩(wěn)定狀況檢測(cè)。在了解了巖體具體情況后，施工部門運(yùn)用新奧義支護(hù)法的具體操作是：在隧洞的開挖、支護(hù)階段，充分利用好巖體在隧洞挖掘過程中發(fā)生的形變，適當(dāng)?shù)倪\(yùn)用帶有加固作用的材料、工具加固巖體，使得整個(gè)受到加固的圍巖具備抵抗外力沖擊的能力，為整個(gè)隧洞提供支護(hù)保護(hù)，達(dá)到工程施工部門保護(hù)隧洞的目的。

4　結(jié)束語

總而言之，建設(shè)好水電站將為人民生活、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，等各個(gè)方面帶來促進(jìn)的作用。而引水隧洞作為水電站建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，工程的設(shè)計(jì)以及施工部門要運(yùn)用科學(xué)合理的開挖方法和支護(hù)方法，建設(shè)出質(zhì)量過硬的引水隧洞。這將對(duì)整體提升水電站施工效率，減少建設(shè)成本的投入上發(fā)揮著極大促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.120