水利工程输水隧洞施工技术分析

谢雄飞

摘 要：为了对水利工程隧洞施工技术进行全面而深入的分析与研究，本文采用实证研究法，以水利工程为研究对象，以深圳市东涌水库工程为例，简要地阐述了该工程项目建设的主要概况和总体布局，详细地分析了这一水利工程的施工方法和施工技术，以期为水利工程的施工人员们提供隧洞施工技术方面的理论依据与实际参考。

关键词：水利工程 隧洞 回填灌浆 施工技术

深圳市东涌水库工程位于广东省深圳市东南部海岸，处于大鹏湾与大亚湾之间大鹏半岛南部的南澳街道境内。这一中型的水利工程主要用于解决大鹏半岛上南澳街道水资源紧缺的运水问题以及保证下游地区防洪防汛的安全问题。本文选取的是该工程项目建设过程中输水隧洞的第二标段，施工隧洞长4.172km，主要建筑物有检修支洞、隧洞洞身以及相关的附属工程等。

1.工程项目建设的总体布局

深圳市地处南亚热带海洋性季风气候的区域。所以在该水利工程隧洞回填灌浆的施工现场，降水丰沛且有明显的雨季和旱季，空气中的湿度较大。而东涌水库修建于大鹏半岛南部的七娘山脉，隧洞线路经过的高程在146m～200m的范围内，埋深则在129m～200m的范围内。由于该段地形主要以残坡积及风化岩为主要地层，冲洪积地层的发育尚不完全。因此，以基岩裂隙水为主的地下水在该区域地形地貌的构造影响之下，具有较强的承压性，并且非常有利于储水和导水。

本次工程项目建设施工的工程等级是Ⅱ等，计划工期为1080个工作日。输水隧道主洞口的临时施工道路采用的是宽度为5m的砾石路面。沿线的路基和路面上都要设置相应的排水设施，以免隧洞的路面施工在降水充沛的雨季被雨水浸泡损坏。

2.工程项目的施工方法和施工技术

2 . 1隧洞开挖

本文选取的第二标段全长4172m，施工支洞全长290m，竖井开挖的体积是1942m3。隧洞内部的岩石主要由花岗岩、寒武系及泥盘系沉积岩等岩体组成。岩层的稳固状况良好，没有脱落、坍塌和滑体等现象的出现和发生，Ⅱ类～Ⅲ类的优质岩石占了80%以上。这一标段的隧洞开挖工程在Ⅱ类～Ⅲ类的围岩岩层上采用的是全断面光面爆破，在Ⅳ类～Ⅴ类的围岩岩层上采用的是弱爆开挖或是无爆开挖。开挖施工的工艺流程较为复杂，简单概括起来的话可以将其分为六个基本步骤，即测量放样、竖井开挖、钻孔作业、装药爆破、通风散烟和检查处理、准备下一施工循环。

2.1.1测量放样

水利工程隧洞回填灌浆施工过程中的测量放样指的是施工人员依据输水隧洞的结构特点调整和优化施工测量放样的质量、效率和精准度。设计的精准度主要针对的是三等边角网，各项精度的指标都必须达到三等边角网的精度要求，测角误差要保持在1.3s以内。本次工程项目建设的测量放样过程中，施工人员在输水隧洞的内部安装了JZB-600型激光指向仪，利用激光指向仪和全站仪对输水隧洞进行整体性的放样。洞内导线的安装要按照施工导线和基本导线进行设计和布局。通常情况下，每一个施工导线点之间的间隔距离设置在100m到200m之间，每一个基本导线点之间的间隔距离则设置为300m到400m之间，以此来有效控制隧洞内部各个导线点的具体安置。

2.1.2竖井开挖

竖井开挖的主要工具是挖掘机。有专业的操作人员操纵着挖掘机对井口的残积土层进行开凿和挖掘。为了保证井口的基本安全，竖井开挖采用的是长为3m的锚杆，锚喷C20的混凝土支护，Φ6的钢筋网以及间距为80cm，装I20a的钢支撑。自上而下，采用手风钻钻孔、卷扬机吊吊篮出渣和自卸汽车装料弃渣的施工方式进行直径为1.5m×1.5m的分层开挖。

2.1.3钻孔作业

施工人员在进行钻孔作业的时候要严格按照钻孔爆破的设计图纸分区定位。通过在钻孔作业的队伍中实行钻孔质量的经济责任制保障钻孔作业的基本质量和施工效率。检查排炮的值班工程师应该遵照“平、直、齐”的原则和要求进行规范的审查，孔位偏差必须要保持在设计图纸上的允许范围之内。

2.1.4装药爆破

装药爆破工作一定要按照钻孔爆破的设计参数进行认真而严密的作业。炸药一般选用的都是工业制作的乳化炸药。崩落孔要用直径为32mm的药卷，需要连续性地装填炸药。崩落孔周边的药卷则用直径为25mm的药卷，间隔性地进行装填。炸药装填完成之后由技术人员和专业的炮工分块分边地进行检查，一边连接爆破网络一边把工作面上的材料设备撤退到安全位置上。全部彻底完成之后才能开始引爆工作。

2.1.5通风散烟

爆破之后，以爆破点为中心会出现大量烟尘和气流，施工人员应该启动强力的轴流通风机进行通风散烟的工作，并在开挖面的爆破扎堆上通过人工洒水压降尘埃。

2 . 2洞身支护

水利工程隧洞回填灌浆施工过程中的洞身支护主要有开挖断面的初期支护和开挖结束后的永久性支护这两种工艺。

初期支护指的是在开挖的过程中遇到断面岩石稳定性较差的情况时，采用随机锚杆、超前锚杆或是钢支撑等手段和方式进行支护，直到开挖断面有效地向前推进之后再进行永久性的支护作业。永久性支护又包括了锚喷支护和衬砌混凝土支护这两种支护技术。锚喷支护是根据围岩的种类和属性而合理应用新奥法的原理，按照锚喷混凝土工程中隧道开挖的程度和施工进度的需要进行分区分段的施工。首先，从三个不同的工作面入手，分别组织隧道进口、支洞锚杆和喷射混凝土这三种平行的流水作业。然后紧跟隧道开挖的深度和施工进度，及时地进行分段性的施工作业。

2.3施工监测

水利工程项目建设施工现场的监控工作主要是对隧洞围岩的稳定性、设计参数和施工方法的合理性以及工程施工的质量、效率和安全性进行监督控制与测量验证。测量检验到的数据信息一定要立即反馈给施工队伍和管理人员，以便施工方能够在最短的时间内发现问题和错漏，及时地对支护参数和施工方案进行修正和调整。本次东涌水库水利工程的隧洞施工专门派遣了一支专业的监测人员对施工现场的地质、周边位移、拱顶下沉和支护裂缝等情况进行了细致而深入的观察测量。通过测点埋设、日常量测和数据处理工作而得出的测量结果会及时地反馈给各个相关的责任单位，以确保水利工程项目建设过程中隧洞回填灌浆施工的高质量和高效率以及施工现场的安全性。

2 . 4围堰施工

该水利工程隧洞回填灌浆工程的围堰是土石堤坝。由于是外坡面加铺设PE复合土工膜的特殊结构，所以对土料填筑的实度要求较高，一般的标准都是在90%以上。具体的施工工艺主要包括围堰堤坝的基地清理、土料压实试验和填筑压实施工等。基底清理指的是对隧洞围堰堤坝上填筑范围内的堤基表层进行规范的打扫和清理。土料压实试验指的是在正式的碾压夯实施工之前，选定合格的机械设备、碾压频率和次数、土料铺设的厚度、最优含水量和最大干容重等对土料进行碾压性的试验。而正式碾压夯实的填筑工作开始之后，施工队伍会完全参照着试验时的方案设计和数据参数等进行施工和作业。除此之外，本次项目施工采用的土工布技术参数是150g/0.5/150g，使用的施工工艺是膜间焊接用热熔法。铺设复合土工布的时候要尽量选择暖和干燥的天气进行。

2 . 5洞身施工与灌浆工程

钻孔与灌浆工程项目包含了洞内衬砌段的回填灌浆工艺、排水孔的钻孔工艺、钻孔的灌浆工艺以及检查孔、超前固结支护孔等必要的施工项目和施工内容。本次水利工程灌浆施工的工程量相对较少，分布的位置也较为疏远和分散。因此，最好采用分散式的制浆站。制浆的过程和工序必须符合前期设计方案上的参数要求和国家建筑相关方面的规范制度。施工现场的工作人员们也应该在灌浆泵和搅拌桶之间设置和安装好振动筛，对进入灌浆泵的浆液进行严密的筛选和区分，以此得到符合施工基本要求的优质奖液。

3.结语

在水利工程输水隧洞施工的完整过程中，施工队伍应该按照总体布局上的程序认真开展隧洞开挖、洞身支护、施工测量、围堰施工、洞身施工和灌浆工程等施工步骤。只有正确认识和熟练掌握到各个步骤中的施工技术，才能保障水利工程隧洞施工的质量和效率能够始终保持在一个较高的水平上。

参考文献：

[1]张奇.浅谈下坂地水利枢纽工程深埋隧洞开挖与衬砌施工技术[J].中国水运（下半月），2014，（12）：213-215+218.

[2]王怀义，贺传卿等.探地雷达在水工隧洞混凝土衬砌质量检测中的应用[J].新疆水利，2011，（03）：5-8.

[3]何淼.隧洞开挖超前支护施工技术在吉林汪清县西大坡水利枢纽工程中的应用[J].水利建设与管理，2015，（10）：4-7.