朱應強

（思南縣水務局）

水工隧洞設計方法的挑選，有益于確保工程的施工安全以及質量。其中，水工隧道的內部結構為巖石和加固措施共同構成的，在對其進行設計的過程中，要充分考慮洞室圍巖的穩(wěn)定性以及承載的能力，在前期要對地質條件等充分的進行探究和分析，以便將隧洞的加固措施作用全面發(fā)揮出來。此外，由于水工隧洞當中的建設規(guī)模越來越大，隧道當中的施工和地質勘探技術、計算機技術以及巖石力學等有了全面的發(fā)展，提升了隧道當中的科學水平。因此，應用合理的支護結構形式可將隧洞當中的設計水平進行提升，保障工程效益實現(xiàn)最大化。

1 水工隧洞設計方法的類型

1.1 結構力學設計方法

對于結構力學設計方法的應用，是在水工隧道洞實際力學的基礎理論知識前提下，充分的考慮水工隧洞當中的水文條件和地形地質情況等，將立力學分析模型作為設計的形式[1]。對于該項設計方式的應用，最明顯的特征便是有明確的設計目標和清晰的設計思路，特別是在傳輸水工隧道、施工水工隧道以及排沙水工水隧道當中非常適用，可有效保障水工隧洞相關施工方案的合理性以及科學性，有益于施工效率的提升。

1.2 有限元分析設計方法

對于有限元分析設計方法的應用，主要是利用對單一變量法的控制，對影響施工隧洞設計內外因素進行詳細的分析，可將隧洞設計的科學性進行提升。對于該設計方式的應用，具有非常強的匹配性和實用性[2]。在應用的過程中，要針對洞內實際荷載的情況進行分析，針對圍巖和錨桿等荷載能力實施詳細的計算，并依據最終的計算結果，調整好隧洞當中的開挖厚度和彈性抗壓能力。對于該項設計方式的應用，在施工方案比較清晰的隧洞施工當中比較適用，依據相應的設計需求，可將設計方案的可控性以及可行性進行提升，所以該項設計方式也是主要的設計方式。

1.3 施工預期設計方法

該項設計方法為依據水工隧洞的具體施工方案進行設計的，在正式施工之前，要做好相應的預判和預測工作，如施工產生的成本、進度以及質量等，有益于保障施工的效率和質量[3]。在實施預測和預判時，要高度關注整體布局的合理性等，在對隧洞的半徑進行確定時，對于長時間的施工工程，在對其旋轉的半徑進行控制時，還要關注支洞以及輔洞的相關設計工作以及施工，這樣可以在相應的范圍當中，保障工程效益的最大化。

1.4 功能反饋設計方法

該設計方法需要使用當前對先進的設計以及檢測技術，可將水工隧功能要求的設計方法進行詳細的調整，使其能夠不斷的完善。通常應用的設計方法需要在實際施工情況的基礎上進行應用，這樣可將工程紅后期設計方案的合理性進行提升[4]。避免產生一系列的質量問題，并將水工隧洞設計方案的選擇范圍進行了擴大，有益于設計效率的提升。

2 水工隧洞設計方法選擇的依據

2.1 水工隧洞抗裂指標的要求

水工隧設計方法要盡可能對施工的最低要求給予滿足，對設計方法的應用測試進行加強。針對抗裂水隧道當中的相關設計包括堆砌式和預壓式水工隧洞。在堆砌式施工隧洞的設計中，要應用鋼筋混凝土，以便實現(xiàn)抗裂性能指標[5]。因為鋼筋水泥的材質的特征比較特殊，導致了水工隧洞易出現(xiàn)開裂的情況。所以，針對設計方式的選擇，要精確計算鋼筋水泥材料的熱膨脹系數(shù)，強化與地理環(huán)境和地質組分的匹灌漿研究。

2.2 水工隧洞施工方案分析

對于水工隧洞的設計，其關鍵的任務在于確保水工隧洞的實際施工進度以及相關目標的完成，將水工隧洞的可靠性以及功能性的作用全面發(fā)揮出來。在選擇設計方法的過程中，要對施工隧洞的設計原則進行明確，確保設計方案與實際的施工方案保持一致，將設計的便利優(yōu)勢性發(fā)揮出來。在不同的地理環(huán)境以及結構當中，要對施工的影響因素進行充分的考慮，用當前最先進的設計和技術進行結合。

2.3 水工隧洞檢修安全保障

水工隧洞方法的合理選擇，要對檢修和施工的安全性進行保障。其中，在施工的過程中，應用原則為預防為主、安全第一。在設計和選擇時，要對周邊的環(huán)境有充分的考量，檢修安全設計的方式要與施工的理念相互吻合。①檢測安全設計的原則，可調動起工作人員的工作熱情，將檢修人員的顧慮排除；②該原則可為其它的設計問題奠定良好的基礎和條件；③水工隧洞設計的方法，要結合實際情況進行調整，可將設計方法的普遍性以及適用性進行提升。

3 水工隧洞設計方法應用的注意事項

3.1 施工隧洞的構造設計

水工隧洞的設計方法可對常壓下的無水滲透要求給予滿足。所以，在實際設計的過程中，針對隧洞止水結構的傳感器要不斷給予完善，可應用銅制的傳感器對其實施詳細的檢測。在對排水結構進行設計時，針對其中的水文數(shù)據、地質數(shù)據和地形數(shù)據要詳細的分析和計算，避免在洪水期間，隧洞的洞口有積水的現(xiàn)象出現(xiàn)。通常情況下，溫度對于水工隧洞的穩(wěn)定性能會產生嚴重的影響。所以，在對縫隙結構進行設計的過程中，對于溫度問題要給予充分的考慮，并根據實際的水文和地質條件等，應用合理的設計方法，以便將設計方法的應用價值發(fā)揮出來。

3.2 水工隧洞的灌漿設計

施工隧洞灌漿過程中應用的材料，會對整個施工的效果產生直接的影響。所以，在對設計方法進行選擇的過程中，要結合不同的灌漿目的。依據不同的灌漿方法，可將灌漿設分為固結式以及回填式。在對隧洞的洞身實施灌漿施工時，需要詳細分析處理周圍的巖石情況。此外，在實際灌漿的過程中，使用最多的材料為水泥砂漿。依據工程的實際情況，可將水玻璃、氯化鈣以及速凝劑等填入到水泥漿液當中。

3.3 施工隧洞的結構布置設計

水工隧洞的結構布置設計涵蓋了進出口設計、洞身設計以及洞口的設計。一般情況下，對于具有輸送水泥以及泥沙工程的隧洞，會將進出口的上半部分以及進出口的下半部分設計成矩形或者半圓拱形，可將隧洞上方的巖石對隧洞造成的壓力減少。在對隧洞洞身進行布置的過程中，要對排沙效率以及傳輸效率的影響進行充分的考慮，以便提高運行的整體效果和進度。因此，面對工程當中的具體地質條件，要記錄好設計方法在隧洞當中的使用情況，并加以整理，從而分析出不同的地質環(huán)境中，應用各種設計方法產生的優(yōu)勢以及劣勢。

4 結束語

總之，水工隧洞設計的具體方法、方案的制定，要很據實際情況對方案進行確定，其中要提升對設計方法的驗證和計算，并針對實際的將地質情況以及水文結構等實施系統(tǒng)的調整，可將設計方法的使用效率進行提升。此外，設計人員在進行設計時，要對設計認真總結，對設計方案以及施工方案進行不斷的完善，從而提升水工隧洞的設計質量。

[1]李騰，蘇凱，張智敏，伍鶴皋.高壓水工隧洞透水襯砌設計與優(yōu)化方法[J].巖石力學與工程學報，2017，36（S2）：4047～4053.

[2]高 仝.水工隧洞設計方法研究[J].黑龍江水利科技，2017，45（06）：73～74+93.

[3]文喜雨，蘇凱，周亞峰.高壓水工隧洞透水襯砌設計方法與理論研究[J].武漢大學學報（工學版），2016，49（06）：824～830.

[4]吳 琨.淺談水工隧洞設計方法[J].珠江水運，2016（12）：54～55.

[5]李向東.淺談水工隧洞設計方法[J].山西水利科技，2014（04）：44～45+60.