某水利工程引水隧洞施工技术要点分析

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摘 要：文章结合工程实例，着重针对某水利工程引水隧洞施工技术要点进行了分析与研究，主要从爆破、全断面开挖、支护等方面进行了详细地论述，以供大家参考。

关键词：隧洞；新奥法；支护；难点；施工技术

1 工程概况

某水利工程引水隧洞，主要由枢纽和渠系两大部分组成。隧洞全长6580m，进口段单洞单头最大掘进长度3010.7m。。洞室开挖尺寸为4.4m（高）×3.5m（宽）。主要位于地面高程为340.00～890. 00 m的山体之中，其山地地形复杂，地层呈岩性，以紫红色粉砂质泥岩与砂岩不等厚互层为主，局部地层为泥灰岩夹粉砂质泥岩、灰岩等。隧洞大部分洞段位于微新岩体中，围岩类别以Ⅲ类为主；进出口段为Ⅳ-Ⅴ类。

2 施工难点分析

本项目由于地质结构复杂，围岩泥岩风化破碎段多，施工时要求挂网喷锚支护随着洞挖工序及时跟进，交叉作业较多。如何解决隧洞长、断面小造成的洞内通风散烟、供水供电、交通运输困难，以及围岩破碎带来的施工问题成为了本工程施工的难点。

3 隧洞施工方案

（1）要充分考虑到施工通风排烟方式。根据进洞人员数量、洞内温度、炸药爆破情况，充分考虑到风量和风压两大因素，采用压入式通风方式。通过比较分析，采用JZD 型旋式轴流风机，供风量 500～800 m3/min，全压3800～6800Pa，可单级独立操作。另外，在进洞口位置布置压入式风机，采用Φ800mm的帆布风筒，挂设于隧洞右拱脚部位，随开挖延伸，风管口距工作面30m左右。在实际施工中取得较好的效果，洞内不存在烟雾循环的情况。

（2）洞内运输主要采用轻轨无烟出渣方式，采用PB60B绳式矿车运输出渣。15kg级轨道钢沿隧洞底板中部布置，并在洞内1600设置一个回车道。

（3）隧洞的纵坡为1/2000，进口段开挖为逆坡掘进。洞内局部破碎砂岩段地下水丰富，而粉砂质泥岩段则基本无渗水。针对这种情况，工作掌子面采用 1～2台 2.2kW潜水泵将积水抽至排水沟后汇入集水坑。

4 洞挖施工技术要点

4.1 施工方法

结合本工程的围岩情况，洞室开挖采用新奥法施工，主要采用传统全断面一次钻爆，局部先导坑，后扩挖的方法成型作业。采用4～5台手持气腿式凿岩机钻孔，双侧斜眼掏槽方式，每循环钻孔深 1.8～2.5m，人工装药，采用2#岩石硝氨炸药爆破。其施工工序见图1。

图1 洞挖施工工序

4.2 爆破施工要点

（1）隧洞开挖前，编制详细的爆破设计，周边全部按光面爆破方法形成，控制开挖断面和洞壁的平整度。单响药量应严格控制，以尽量减少对围岩的扰动。

（2）爆破试验。工程开工后根据岩石出覆情况，进行初步爆破设计并报监理工程师审批后，进行爆破试验。根据爆破效果选择合理的爆破参数，并随岩石性质与级别的变化进行调整。

（3）结合各类围岩及开断面进行爆破设计，钻孔直径为38～42mm，炮孔深度随钻孔设备、 围岩类别确定。炸药使用防水乳化炸药。孔内采用非电 导爆管起爆，为防止杂散电流引爆电雷管。为减少爆破震动等对围岩的振动和保证周边光面爆破效果，周边孔采用不耦合装药，炸药沿周边孔为线性布置，并将炸药、雷管、传爆线和导爆管加减周边药串，同时起爆。周边孔与内圈炮孔的起爆采用毫秒微差起爆控制。

4.3 全断面开挖法

Ⅲ级围岩节理裂隙不发育，岩体较完整，稳定性较好，拟采用全断面法开打挖。气腿式凿岩机钻孔，非电毫秒雷管起爆，长臂挖掘进行找顶，出渣采用装载机装渣，挖掘机配合，自卸汽车运输，见图2。

图2 全断面开挖施工工艺

4.4 支护施工

本工程支护工程种类较多，工程量较大，工序间相互干扰因素较多，对支护及时性要求较高，是直接影响施工安全 与进度的关键工序环节。为保证工程安全、优质、高效地 顺利进行，施工过程中除在洞口附近设置各种应急支护材料储备外，施工管理上力求做到科学合理地组织支护施工。

4.4.1 质量控制措施

（1）支护施工前先对围岩进行检查，以确定所支护的类型或支护参数。洞内喷锚支护紧随、紧跟开挖工作面进行，以确保围岩的稳定。

（2）支护作业严格按照有关的施工规范、规程进行。 超前锚杆、随机锚杆及系统锚杆的安装方法，包括钻孔和注浆等工艺，均须经过监理工程师的检查和批准。系统锚杆和钢支撑严格按照施工图纸标准要求进行制作，严格执行锚杆、钢支撑安装工艺。

（3）喷砼施工的位置、面积、厚度等均按照施工图纸的规定，喷砼采用符合有关标准和技术规程规范要求的 砂、石、水泥，认真做好喷砼的配合比设计，通过试验确定合理的设计参数，并征得监理工程师的同意。喷砼施工前，必须对所喷部位进行冲洗，预埋规定长度的检验钢管以量测厚度，在喷砼结束后，进行喷砼厚度检验后割除露 出表面的钢筋。

4.4.2 锚杆施工

采用直径φ25，长4.0m的锚杆。施工时，锚杆钻孔位置及孔深必须精确，锚杆要除去油污、铁锈和杂质。采用锚杆台车按设计参数钻凿锚杆孔眼达到标准后，用高压风清除孔内岩屑，然后利用锚杆台车注浆设备将配制合格的砂浆直接通过中空锚杆注入孔内，注浆时孔口进行封堵，使孔内注浆饱和。

4.4.3 挂钢筋网

挂钢筋网超前于喷砼施工分区、分块进行，挂网前先喷一层3～5cm厚砼。钢筋网采用φ6Ⅰ级光面钢筋，钢筋间距20cm×20cm，在场外按2～4m2一块进行编焊，运至工作面后，人工在隧道作业平台车上沿岩面铺设，利用锚杆头点焊固定，中间用膨胀螺栓加密固定，钢筋网与受喷面间隙不大于3cm，混凝土保护层大于2cm。

4.4.4 超前小导管注浆

（1）超前小导管施工是沿着初期支护的外轮廓线，以10°～30°倾角，向掌子面施打 φ42的带注浆孔的小导管并进行注浆，充分填充围岩空隙，形成一定厚度的结合体。其作用是稳定掌子面前方的土体，控制开挖土体的松驰、崩塌和沉降，从而提高掌子面的自稳性。

（2）施工方法。布孔：根据小导管的施工设计和开挖断面中线，以拱顶外轮廓线中心高程和支距进行布孔放样，以插钎作为标志；成孔：先架设方向架，确定打孔方向、位置和仰角，然后采用三臂钻钻孔；插管：安设小导管时对准管孔方向和角度，必要时借助液压或风动推进器顶入，小导管尾端在同一剖面且外露长度为30cm。封口： 喷混凝土5～8cm对管圈及开挖面周边5m范围内进行封闭。

5 结语

综上所述，在隧洞长、断面小、地质复杂的水利工程引水隧洞施工过程中，我们需要优选施工机具设备、加强人员配置，在确保工期、安全、质量、经济等情况下，控制好施工中各个工序的质量，以满足正常施工需求。

参考文献

[1]许明.新奥法隧道施工中的衬砌与水害治理[J].科技资讯，2007（1）：12-14.

[2]刘絮影.新奥法施工在长寿山隧道开挖支护中的应用[J].科学之友2011（22）：33-36.