水库引水隧洞开挖与支护施工方法

1、    水库引水隧洞开挖与支护施工方法    尚琰摘 要：在水库引水隧洞施工过程中，开挖和支护是非常关键的施工环节，对工程施工质量有较大的影响。文章以实际工程为例，对工程施工过程中遇到的重难点进行了多方面的分析，并对水库引水隧道开挖和支护施工方法进行具体的探讨，保证了工程的顺利进行。关键词：水库引水隧洞 洞身开挖 洞身支护1.工程概况资中县城北水资源综合利用开发工程a2隧洞长度2140.3m，桩号为a1+579.7a3+720，根据设计施工图，a1+579.7a1+640、a1+760a1+880、a2+000a2+120、a2+520a2+720、a3

2、+460a3+540、a3+660a3+720为类围岩f型支护，开挖段面尺寸为5940×3838mm（宽×高，含预留围岩变形量10cm），a1+640a1+760、a1+880a2+000、a2+120a2+520、a2+720a3+460、a3+540a3+660为类围岩d型支护，开挖段面尺寸为5760×3728mm（宽×高，含预留围岩变形量8cm）。对应管道布置隧洞形式为双孔隧洞。2.工程重点及难点分析（1）交通条件差：本工程处在山地、丘陵地带，大量借用资安路及村村通公路作为进场道路。现状道路等级较低，路况较差，尤其村村通公路弯多路窄，大型设备需拆卸

3、成几部分才能转运至作业面。（2）隧洞围岩级别低：根据本工程地质勘察报告，隧洞围岩以粉砂质泥岩为主，岩石坚硬程度为软岩，围岩划分主要为类，围岩较破碎，自稳能力差，安全隐患大。（3）隧洞断面小，超欠挖控制难度大、出碴及通风散烟困难：本工程隧洞断面小，出碴无法应用大型设备，采用小型机械出碴效率低；隧洞通风散烟困难，排烟时间长，施工效率低。（4）雨季防排水是本工程的重点：隧洞进出口在原地表以下，洞口埋深达到79m，施工排水难度大，雨季易发生洪水倒灌隧洞。3.隧洞开挖和支护施工3.1洞口开挖和支护（1）开挖施工隧道进出口位置在开展开挖施工前，首先应该进行清坡和护坡工作，根据设计图纸要求，清坡范围通常设置

4、为开口线以外5m；然后进行洞口顶部护坡施工以及基坑周边浆砌石截水沟施工。完成截排水系统的施工后，开始进行开挖支护工作，在支护施工过程中，最常用的支护方法为：分层开挖和分层支护，支护的顺序通常是自上而下。在进洞段自稳能力较差的围岩地段，通常应用超前中管棚进行支护。（2）洞口超前中管棚因为隧道进出口的位置埋深位置较浅，应先对围岩进行处理，旨在提高其整体性和稳定性，防止围岩变形的现象发生，进而保证隧道开挖过程中的稳定性。隧道拱部应用壁厚为6mm的76mm无缝钢管用作注浆支护辅助施工，总计共需设置21环，相邻环之间的距离为0.39m，控制外插角处于13°范围之间，然后開始注水泥浆。通过对施工

5、实际情况进行调研和分析，一旦地下水存在发育的情况，可添加适当水玻璃，进行水泥-水玻璃双液注浆，在隧道开挖轮廓线意外施工通常采用套拱进行。在超前中管棚施工过程中，一般应用壁厚为6mm的无缝钢管，钢管节长一般为6m。应用壁厚约为6mm的套管联接，控制其长度约为40cm。在钢管接头的过程中，尽量将奇数和偶数相互错开，控制纵向同一断面内的接头储量50%，相邻接头之间的距离约为1m。在开展超前中管棚施工时，除了路线纵坡，控制其仰角为处于13°范围之间。中管棚施工具体过程如下：钻机作业平台开挖测量放线施作导向墙、安设导向管钻孔棚管制作棚管安设封闭工作面或作止浆墙注浆材料及机具准备注浆洞身开挖及支

6、护。3.2洞身段开挖和支护（1）洞身开挖该工程隧道围岩种类为砂岩和粉质泥岩，属于软质围岩。因为隧道埋深程度较浅，在隧道上方存在民房、电缆等建筑结构，为了降低施工过程给周围建筑带来的影响，隧道在开挖的过程中，应用ebz318悬壁式掘进机，同时配置一台液压破碎头作为辅助施工。通过对设计图纸进行分析和研究，隧道在开挖时需预留围岩变形量，通常情况下，类围岩预留的变形量为10cm，而类围岩预留变形量为8cm。为了保证在工期内完成施工，隧道在施工过程中，在进出口位置同时配备一台掘进机，利用双向掘进的方法进行掘进。在隧道施工过程中，为了判断断面超差和欠挖情况，一般会应用激光导向仪进行定位。将激光导向仪安装在

7、隧道的墙上或顶部，为了避免开挖施工会造成一些损坏，应控制其和掌子面之间的距离20m。随着掌子面开挖深度的加深，为了方便工作人员检查，在规定的位置需要将桩号和高程清晰地标示出来。在开挖断面的过程中，及时进行测绘工作，方便在验收和混凝土喷射施工中应用。在开挖施工过程中，为了保证测量质量，需定期对控制点进行反复全面的测量。为了防止洞内的测量点遭到设备破坏，埋设必须隐蔽，同时尽可能做好保护。隧道开挖的位置一旦出现超强渗水的现象，为了防止渗水持续进行，应及时将此情况报送监理处，确定最佳的应对方案，一般采用的方案为掌子面超前加固。通过超探技术对孔渗水量的大小进行检测，适当增加超前固结灌浆，掌子面施工应使用

8、超前固结灌浆施工进行。促进围岩形成帷幕圈，降低洞身受到各种压力，同时增强围岩稳定性，增加围岩防渗性能，优化隧道受力条件。（2）洞身支护该工程隧道的初期支护内容通常为超前小导管施工、挂钢筋网以及喷射混凝土施工，如果遇到围岩稳定性较差的地段，需通过架设钢架进行支撑。隧洞洞身拱部v类围岩段预支护通常应用超前小导管注浆施工。超前小导管一般使用热轧无缝钢花管制作而成，控制环向间距50cm，每一根超前小导管的长度约为3.5m，控制两组小导管纵向搭接长度必须>100cm。小导管通常在现场完成加工，应用热轧无缝钢管制作而成，呈梅花形布置，控制尾部长度必须>30cm，前端加工成锥形，同时焊接6mm加

9、劲箍。具体如图1所示。选择全站仪进行孔位的测定，控制环向孔距50cm，相邻两环搭接长度需1m。钻孔应用yg40导轨式凿岩机，钻孔直径通常比钢管直径大35mm，控制钻进过程中的角度在5°15°之间。完成钻孔施工后，使用钻进进行扫孔，将浮渣清除干净，保证孔径以及孔深等参数符合相关指标要求。按设计要求，将42mm超前小导管插入孔内，控制打入长度必须>其自身长度的90%，钢管的尾部需和钢架稳定焊接，形成稳定的预支护体系。完成小导管的设置后，为了避免漏浆的情况发生，需用塑胶泥浆孔口封堵。在注浆施工前，必须对施工设备进行检查，保证其可正常工作。首先将管内杂物清洗干净，自上而下地进

10、行。控制注浆压力处于0.20.3mpa范围之间，如果单孔注浆量已达到设计注浆量，方可结束注浆过程。根据现象实际情况以及实验结果对注浆参数进行适当调整，保证注浆结果。注浆通常按自下而上的顺序进行，如果遇到跑浆的现象，应使用间隔注浆的方式，最终完成注浆过程。完成注浆施工后，将注浆接头拆除，为了避免还未凝固的浆液发生外流的现象，应使用水泥药卷将注浆管口封堵住。4.结束语综上所述，在水库引水隧洞施工过程中，隧洞的开挖和支护十分重要。文章以实际工程为例，对水库引水隧洞开挖和支护施工方法进行了分析和探讨，取得了良好的施工效果，值得类似工程借鉴和参考。参考文献：1徐升.葫芦坝水电站引水隧洞的支护方法与施工技术d.北京：中国地质大学（北京），2008.2郑强，徐鹏飞.乌弄龙水电站引水隧洞开挖施工技术j.人民长江，2017（s1）：19