水利工程隧洞开挖施工中的技术问题和对策

　　摘要：本文从水利工程隧洞进口的开挖、洞身开挖、出口开挖三个方面来阐述施工中经常遇到的一些技术问题，以及针对各种问题的处理对策。
　　关键词：水利工程隧洞；施工开挖；技术问题；处理对策
　　
　　在丘陵山区进行水利工程建设，而水工隧洞通常是整个工程中不可或缺一个的重要组成部分。工程隧洞开挖施工，因为受到水文地质、工程地质或地形等很多因素的影响，常对工程投资、工程进度和施工安全造成一定影响。针对施工的顺序来说，由一端开始进洞，先开挖的洞口作为进口，最后开挖的洞口则为出口。现在就从隧洞的进口开挖、洞身开挖、出口开挖三个方面来简要阐述施工过程中常见的一些技术问题以及处理对策。
　　一、水工隧洞的进口开挖
　　一般情况下，水工隧洞的进口开挖时经常遇到的技术问题有：开挖的坡度比较陡，岩体破碎容易产生塌方，或者有断层或滑坡体存在。如果要全部挖掉至完整的新鲜岩面，其工程量较大且工期较长、费用较高，也很不经济。在开挖前要注意以下几个方面问题：一是如果存在有滑坡体，应该要对坡面做削坡处理，使坡面基本稳定以后再进行开挖洞口；二是在洞脸的上部修建排水沟，以防止雨水沿着裂隙渗入到软弱的岩体产生塌方；三是在洞口的地方先修建一段明洞，从明洞进入至开挖面继而进行开挖，此举即使有小量的塌方，也不会导致掩埋进口而影响施工的安全及开挖。
　　（一）短掘进勤支护
　　爆破的时候要尽量采用小爆破，要对爆破参数和爆孔的装药量进行严格的控制，以减少或者避免隧洞的周边岩体因为爆破的震动过大而导致塌方。每次的循环进尺不宜太长，一般不超过2米，随着开挖的进度及时进行支护。灵石石膏山水电站的引水隧洞就是采用这个办法开挖的。石膏山水电站隧洞全长300余米，断面是城门洞型，高为2.2米，直径为1.8米，进出口处上方为土砾石覆盖，下部是页岩。使用这一施工方法取得了预期的施工效果。
　　（二）管棚支护超前灌浆
　　隧洞的进口开挖之前，沿洞脸的周边钻孔，埋入适量的钢管，直径为5厘米左右，伸入岩体6至10米，间距约为50厘米。要在管内插入小导管进行固结灌浆。当破碎岩层厚度不大的时候，也可使用锚筋或者锚杆，锚筋直径不能小于1.6厘米，伸入岩层的长度4至6米。间距为30至40厘米，要在锚筋的周围打孔进行固结灌浆，等到浆液凝固到一定强度以后，然后再进行开挖。横泉水库泄洪洞进口，引黄入晋工程南干线7号隧洞的出口段，都因为岩层比较破碎，很难开挖。所以采用这种措施，使得施工可以顺利进行下去。
　　（三）对坡面进行喷混凝土固结灌浆
　　为维护坡面的稳定，通过喷混凝土处理。每一层喷混凝土厚度5至6厘米，总厚度通常不超过20厘米。比如加设钢筋网、锚筋及固结灌浆的时候，都要注意灌浆的压力，以不顶起喷锚混凝土为宜。比如南水北调的中线，快要进入北京段的下车亭输水隧洞，这个隧洞是双洞，单洞长为500多米，断面是城门洞型，洞的直径是8米，两洞的间距为24米。左洞的进口段是半土半页岩状，进口处还有断层，岩体破碎。右洞的左侧到左洞22米的范围内是土状全风化页岩。在施工中采用的方法是：在洞脸的上部二马道和一马道间喷混凝土，厚为15厘米。在二马道以下打土锚钉并且喷混凝土，厚20厘米。土锚钉用直径48的钢管，长6至9米，间距的排距都是1米，锚钉之间用直径16的钢筋连接成菱形网状，锚钉的上部设4排直径为6的注浆孔，间距20厘米。
　　二、水工隧洞身的开挖
　　短隧洞通常经过前期的地质勘探，可以全面的准确了解地质的情况，如果存在有问题，也可以预先分析出解决的办法。但是长隧洞即使勘探工作很仔细，也不可能避免掉探孔间出现地质情况突变的问题，给开挖带来了一定困难。遇到的问题有：岩体松散或破碎，出现断层；地下水位高，有渗漏和涌水现象；出现页岩层理倾角较大，甚至接近于垂直，层理间有页泥夹层；
　　处理这些问题的办法是通过新奥法来施工：一是要加强施工的监测，提前了解出地质的问题，研究出处理的措施，避免因为开挖不当而造成的损失；二是使用光面爆破，尽量少超填、超挖；三是喷锚支护，如果岩层有破碎的时候要考虑通过钢衔架或钢拱架来支撑。
　　当出现地下水位高或涌水量大的时候，要加强排水工作，在隧洞的底部设置积水坑、排水沟，进行抽排，在洞侧壁和洞顶部位打孔，埋好排水管。如果地下的水位高于隧洞输水最高运行水位，不会产生内水外渗现象，也可以保留排水管。
　　三、水工隧洞出口的开挖
　　在地上进行施工的时候，进、出口是基本相同的，有时进、出口会同时施工，双向进洞。施工特性上也没有太大的区别。但有的时候出口是在水下的，这就给施工带来了一定的困难。这种情况在水库枢纽改扩建或者除险加固工程中是比较常见的。比如山南水库泄洪洞、洰河水库泄洪洞、汾河水库的泄洪洞，都是在水库运行很年以后，为提高防洪的标准，减少水库的淤积而增设的，这三条隧洞的出口开挖却是各有特点：山南水库是一座小型的水库，原来设计泄洪洞的进口在淤泥以下10米，为减少施工的难度，对原设计进行了修改，把隧洞的进口抬高了5米，在进口前沿修建了小围堰，以临时挡水，把水下开挖变成了水上开挖，继而减小施工的难度，也节省了工程的投资。洰河水库泄洪洞开挖也是先从下游的一端进洞，在隧洞开挖出口处作沉井，沉井直径10米，壁厚1米，井内修进水塔，塔下部的一侧和泄洪洞相连接，另一侧的开口通向水库，形成隧洞的运行进口。汾河水库泄洪洞开挖是先从下游一端进洞，挖到离出口岩面大约8米时，通过岩塞爆破方法一次拆除，形成洞口。这三种不同的施工方法都是按照不同的情况而制定的，都获得了成功。
　　结语
　　水利水电工程的隧洞开挖因为受到了各种客观条件限制，通常会出现一些施工上的难题，如果要解决这些问题，使得开挖施工既能安全可靠且又经济合理，就必须根据具体的情况，因地制宜采取相应的可操作性强的措施，才可以达到预期目的。以上简述了隧洞开挖施工过程中经常会遇到的一些问题和处理措施，并且结合了具体的工程实例进行说明，以期在总结经验的基础上不断的改进创新，提高开挖施工技术水平，为又快又好又省进行水利水电工程建设提供一些科学依据。
　　
　　参考文献：
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