吳琨

【摘要】由于不同水利工程隧洞施工的巖石條件不同，在選擇設(shè)計方法時，需要加強前期的地質(zhì)條件和施工環(huán)境探測，合理選擇支護結(jié)構(gòu)，制定設(shè)計施工方案?；诖?，本文闡述了水利工程隧洞設(shè)計的要求，對水利工程隧洞設(shè)計的主要方法及其注意事項進行了論述分析。

【關(guān)鍵詞】水利工程；隧洞設(shè)計；要求；設(shè)計方法；注意事項

一、水利工程隧洞設(shè)計的要求

1、水利工程隧洞抗裂指標要求。水利工程隧洞設(shè)計需要盡可能滿足施工的最低要求，特別是滿足抗裂性能的指標要求，加強設(shè)計方法的應(yīng)用測試。對于抗裂水利工程隧洞的設(shè)計一般分為預(yù)壓式水利工程隧洞和堆砌式水利工程隧洞。堆砌式主要借助鋼筋混凝土實現(xiàn)抗裂性能指標的達成。由于鋼筋水泥材質(zhì)自身的特性決定了堆砌式的水利工程隧洞容易開裂，因此設(shè)計方法的選擇，必須將鋼筋水泥材料的熱膨脹系數(shù)進行精準計算，加強與當?shù)氐刭|(zhì)組分和地理環(huán)境相互匹配的灌漿配方的研制。

2、水利工程隧洞施工檢修安全的要求，水利工程隧洞的合理設(shè)計需要因地制宜，在對整個隧洞的路線進行設(shè)計選擇時，需要綜合考量周邊條件。隧洞設(shè)計方法的選擇，需要保障施工及其檢修的安全性。施工要求的主要表現(xiàn)為安全第一、預(yù)防為主。水利工程隧洞檢修安全的要求，與水利工程項目的施工理念相吻合，并且檢修安全可以排除檢修人員的顧慮；其次，檢修安全設(shè)計原則有利于從根本上為解決其他設(shè)計問題奠定客觀條件基礎(chǔ)。

二、水利工程隧洞設(shè)計的主要方法

目前水利工程隧洞設(shè)計方法主要包括：有限元計算方法設(shè)計、結(jié)構(gòu)力學方法設(shè)計、施工預(yù)期方法設(shè)計和功能反饋方法設(shè)計。在實際設(shè)計過程中，需要結(jié)合不同方法的優(yōu)勢，合理選擇設(shè)計方法。

1、有限元計算方法設(shè)計。有限元計算方法設(shè)計是主要利用控制單一變量法實現(xiàn)水利工程隧洞設(shè)計，該設(shè)計方法具有匹配性強的特點。水利工程隧洞有限元計算結(jié)合隧洞材料和荷載的指標，對圍巖、鋼筋混凝土、二期襯砌和錨桿等進行計算分析，利用實際變量的調(diào)控，將水利工程隧洞的施工工況、設(shè)計狀況匹配系數(shù)、水利工程隧洞開挖厚度、彈性抗壓能力等進行科學計算，可以結(jié)合具體的水利工程隧洞的實際設(shè)計要求，展開設(shè)計與施工。有限元計算設(shè)計方法的選擇適合水利工程隧洞施工方案較為清晰的工程項目，結(jié)合施工要求，可以提升設(shè)計方案的可控性。

2、結(jié)構(gòu)力學方法設(shè)計。其主要是指水利工程隧洞的設(shè)計方法的選擇結(jié)構(gòu)水利工程隧洞的實際力學要求，建立力學分析模型，對于設(shè)計方案采用以力學性能設(shè)計為主的方法。對于排沙水利工程隧洞、傳輸水利工程隧洞和施工水利工程隧洞而言，應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學方法設(shè)計可以有效提升水利工程隧洞施工方案的設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。結(jié)構(gòu)力學設(shè)計方法最大的特點就是設(shè)計目的明確，設(shè)計思路清晰。

3、施工預(yù)期方法設(shè)計。水利工程隧洞施工設(shè)計是設(shè)計方法的主要類型之一，加強施工預(yù)期的判斷可以有效提升水利工程隧洞設(shè)計方法選擇的關(guān)聯(lián)度和匹配性。所謂施工預(yù)期方法設(shè)計就是結(jié)合水利工程隧洞的施工目標合理制定設(shè)計方案和施工方案。在預(yù)期過程中，需要注重施工通道的場地布局問題，在進行水利工程隧洞半徑選擇時，要嚴格限定旋轉(zhuǎn)半徑。對于較長的隧洞洞施工預(yù)期，設(shè)計方法路線要加強支洞和輔洞的設(shè)計與建設(shè)，進而保障施工隧洞洞的施工安全性，在合理的空間內(nèi)有效提升施工效率，加快施工進度。

4、功能反饋方法設(shè)計。功能反饋方法設(shè)計主要是利用先進的監(jiān)控設(shè)備實現(xiàn)設(shè)計方案與水利工程隧洞功能要求的實時調(diào)整并逐漸完善的設(shè)計方法。水利工程隧洞設(shè)計方法的確立需要建立在對水利工程工況具有系統(tǒng)的勘探和認識上，這對于現(xiàn)在施工項目而言，設(shè)計難度較大，對于設(shè)計人員的綜合素質(zhì)要求較高。功能反饋方法設(shè)計有效規(guī)避了由于設(shè)計人員能力不足而引發(fā)的后期設(shè)計和施工問題，擴大了方法選擇的范圍，并提升了設(shè)計效率。

三、水利工程隧洞設(shè)計的注意事項

1、水利工程隧洞構(gòu)造設(shè)計的注意事項。水利工程隧洞設(shè)計方法關(guān)于構(gòu)造設(shè)計與力學分析類型的選擇相似，由于結(jié)構(gòu)具體包括止水結(jié)構(gòu)、排水結(jié)構(gòu)和縫隙結(jié)構(gòu)。設(shè)計方法的應(yīng)用需要格外注意水利工程隧洞可以滿足常壓下的無水滲透要求，在設(shè)計中需要完善止水結(jié)構(gòu)傳感器的設(shè)計，可以利用銅制或石英制的實現(xiàn)水帶檢測。排水結(jié)構(gòu)設(shè)計需要注意調(diào)節(jié)洪峰的進出隧洞洞口不會積水，這就需要在設(shè)計時，加強地形與地勢的數(shù)據(jù)分析計算，為后期檢修打通安全通道?？p隙結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是考慮溫度對于水利工程隧洞整體穩(wěn)定性的影響。因此，水利工程隧洞設(shè)計方法的應(yīng)用對于地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的影響規(guī)律加強探究，以不斷提升設(shè)計方法的應(yīng)用水平。

2、水利工程隧洞灌漿設(shè)計的注意事項。水利工程隧洞設(shè)計方法確定后，對于施工方案的確立需要盡快完成。由于水利工程隧洞灌漿材質(zhì)對于施工效果影響顯著，水利工程隧洞方法設(shè)計的內(nèi)容需要結(jié)合灌漿設(shè)計的主要方式合理制定。水利工程隧洞的灌漿設(shè)計結(jié)合灌漿方式的不同分為固結(jié)式灌漿設(shè)計和回填式灌漿設(shè)計。依據(jù)上文講述的水利工程隧洞設(shè)計方法選擇的依據(jù)，加強周圍巖石的處理分析，明確固結(jié)式灌漿隧洞洞的參數(shù)。在對隧洞洞身進行灌漿時，灌漿漿料一般采用水泥漿液。設(shè)計方法與施工方案相結(jié)合，需要弄清二者關(guān)系。設(shè)計方法選擇的依據(jù)和類型的確定不是一蹴而就的，需要反復(fù)進行驗證。

3、水利工程隧洞布局設(shè)計的注意事項。水利工程隧洞布局設(shè)計方法主要包括水源和泥沙進出口處的布局設(shè)計、隧洞洞身的布局設(shè)計和洞頂?shù)牟季衷O(shè)計。因此，對于設(shè)計方法的應(yīng)用需要對每一個環(huán)節(jié)做好應(yīng)用結(jié)構(gòu)反饋整理分析工作。水源或泥沙進出口布局需要上半部分設(shè)計成半圓拱形，下半部分設(shè)計成矩形，這樣可以緩解隧洞上端巖石對隧洞洞的壓力。隧洞洞身的布局直接影響傳輸效率和排沙效率，進而影響施工進度。無論選擇何種設(shè)計方法，設(shè)計方案需要明確設(shè)計方法的應(yīng)用優(yōu)勢，對于無明顯應(yīng)用優(yōu)勢的設(shè)計方法，及時進行修訂和完善。

結(jié)束語

綜上所述，水利工程隧洞設(shè)計方法的選擇對于隧洞工程施工質(zhì)量和施工效率具有重要影響，并且由于水利工程隧洞結(jié)構(gòu)受力較為復(fù)雜，因此為了保障水利工程隧洞施工順利進行，必須加強隧洞設(shè)計方法的分析。

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