水利隧洞工程的开挖施工和塌方处理

水利隧洞工程的开挖施工和塌方处理路隆郡（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃兰州730030）0引言在水利工程建设项目中，水利隧洞工程是重要的基础工程之一。加强水利隧洞工程施工管理，能够有效提升水利工程项目的经济效益。因此，在工程施工过程中，应根据水利工程隧洞开挖特点，采用相应的施工技术，确保施工得以顺利进行。1水利隧洞工程开挖施工要点施工测量阶段的要点控制在水利隧洞工程施工中，应安排专人测量开挖施工中所需要的数据，并根据实际数据和隧洞爆破施工设计方案和参数，进行开挖爆破布孔。此外，在测量断面时，应在混凝土施工前期，对测量距离进行控制，通常情况下，会选择在5〜10m处对隧洞轴线开展全方位检测，并确保检测的精准性，合理制定工程总量，科学布置施工工序。在隧洞开挖施工准备阶段，还需对隧洞洞壁和洞顶相隔20m的位置，设置桩号和标志牌［1］。钻孔施工阶段的要点控制在隧洞开挖过程中，工作人员应根据测量的腰线、爆破布孔、开挖的周边线等，采取相应的钻孔技术开展钻孔施工。还应仔细检查钻孔施工所用到的机器，包含机器卡套、机器内部弹簧、紧固件、支架等，确保钻孔施工机器正常工作。爆破施工阶段的要点控制爆破施工存在一定的危险性，因此，在作业开始前，应制定详细周全的施工方案，保证开挖面具有良好的平整性，并对炸药进行严格控制,使爆破对周围岩层的影响降到最低。在爆破开始前，应进行多次爆破试验，准确判断周围岩石的具体情况，这一过程也需要制定较为详细的试验方案，并上报相关监管部门，审核通过后才可以开展爆破试验活动。试验时，要做好爆破参数的收集与整理，包含岩石物理性质、力学性质以及变化程度等相关数据，并制定相应的爆破方案［2］。2水利隧洞工程常用的开挖施工技术水利隧洞工程的开挖施工，应根据隧道周围一定范围内，对洞身的稳定有影响的岩体类型、底层的稳固性，选择开挖施工技术，如全断面开挖施工技术、导洞开挖技术等。隧洞高度相对较高时，可以采用台阶法开挖方案，以防止超挖，保证隧道开挖作业的安全性，提高施工质量。1全断面开挖施工技术这种开挖施工技术，主要适用于隧道围岩稳定性较好的开挖段。开挖区域内的岩石比较坚固时，可以通过钻孔、装药、爆破开挖隧道的方法实施作业，之后再进行支护作业。选用全断面开挖施工技术，可以提高施工速度，使水利工程隧洞施工质量和效率显著提升。导洞开挖施工技术导洞开挖是先掘进断面的一部分，而后扩大至全断面，通常适用于断面较大、地质条件差的情况。导洞开挖技术用于水利隧洞工程，具有一定的灵活性，能根据隧洞施工区域地质特点，为接下来的排水、隧洞不良地质处理等创造了极为便利的条件，保证了隧洞施工过程中良好的通风效果。锚杆加固支护技术锚杆加固支护技术，主要应用在隧洞出口边坡、开挖深度超过5m,或深度虽未超过5m,但地质条件和周围环境特别复杂的工程，以及隧道、正在生产的采掘工作面等地下洞室施工过程中。锚杆支护技术具有节约成本、效果明显、操作简单、运用灵活等诸多优点。由于隧洞的开挖施工具有多种方式，支护方式也随之不同。如果隧洞围岩基本质量较好，表面平整，可以挂设钢筋网片，喷射混凝土；如果开挖断面不具备一定的稳定性，则应先选择随机锚杆的方法开展支护作业,再进行隧道衬砌混凝土施工作业。混凝土衬砌隧道施工技术在水利隧道工程中，衬砌是沿隧洞周围建筑的、具有永久性支护特点的结构，能够有效避免隧洞围岩变形或者围岩坍塌。施工前要做好勘测，在全面掌握施工岩石及其工程地质性质后，才可以进行混凝土衬砌作业。当隧洞水平收敛速度与实际要求相符，隧道净空位移和拱顶位移速度满足衬砌要求，同时支护表面没有出现裂缝，才可以进行衬砌施工［3］。3水利隧洞开挖施工技术应用案例1工程概况以甘肃中部生态移民开发供水工程1标段为例，主体隧洞工程长2778.77m,隧洞进口段在开挖掘进过程中(桩号24+346.5-24+417),掌子面失稳，洞顶发生大量涌砂。该段隧洞穿越古沟槽，布置第四系中更新统地层之中，埋深38〜53%围岩岩性为(Q2pl)洪积粉质粘土、砂质粉土、粉细砂及砂砾石，地层结构复杂，呈交互状沉积，土层结构密实，其粉细砂层、砂砾石层中赋存地下水，水量较小，地下水沿侧墙滴渗及底板处涌出，地下水活动轻微〜中等，水质差，对普通混凝土具硫酸盐强腐蚀性。围岩物理力学指标：天然密度1.7〜1.9g/cm3,内摩擦角20°〜28°，凝聚力0.024〜0.(MMPa,泊松比0.29〜0.40,坚固系数0.4〜0.5。判定(Q2pl)围岩类别为极不稳定的V类围岩。隧洞(Q2pl)围岩成洞条件差，赋存地下水，开挖中围岩不能自稳。其中24+346.5〜24+417.0段围岩为粉细砂层，在开挖过程中发生围岩坍塌、变形，出现涌砂、涌土现象。洞身顶部形成空腔，该空腔存在重大安全隐患，为保证隧洞工程质量，施工前准备充分，先防护后施工，安全进洞，严格按“新奥法”施工技术组织施Xo开挖时坚持安全第一的原则，采用“弱爆破(或不爆破)，少扰动，早支护，勤测量，快封闭”的方法，采取适宜的辅助施工措施,各工序紧密衔接，确保施工安全。3.2开挖施工技术2.1土石方明挖施工技术(1)隧洞进口和出口土方明挖施工。将土和岩石按照施工设计图纸，从上到下分层进行松动、破碎、挖掘并运出，每一层的厚度都应严格控制在4m内。开挖过程中应安排工作人员专门负责监督、检查，对高度大于30叽小于100m的岩质边坡位移变形加强监控，并采用铲斗容量为1.2rn3的反铲挖掘机实施挖装，15t自卸卡车进行运输。(2)隧洞进口和出口石方明挖施工。选择yt-28手风钻进行钻孔,在凿岩深度相同的情况下，其转速较低，更加耐用，并配有消音罩,有效改善了现场作业条件，与同类型机具相比较，具有重量轻、噪音小、效率高、经济效果好等特点。在实际施工过程中，应从上到下分层操作，每层实际厚度为3m,采用铲斗容量为1.2m3的反铲挖掘机进行装渣，15t自卸卡车进行运输。(3)在主爆孔爆破施工中，应使用台阶微差松动爆破技术，2号岩石硝核炸药，非电毫秒雷管网络系统串联起爆技术。周边孔爆破施工中则先采取光面爆破技术实施钻爆，之后再进行主爆孔起爆。(4)在渠道开挖过程中，应采取全断面法施工，结合实际隧洞挖深分层逐级式开挖，每段划分成多个作业面，挖掘机械和装载机同时开挖，每一台挖掘机应按照实际运输距离，配备一定数量的自卸汽车进行运土［4］。3.2.2石方洞挖施工技术石方洞挖施工中采用yt-28手风钻进行钻爆，ZL50C轮式装载机装渣，15t自卸卡车运输。四级围岩和五级围岩段在施工过程中，应遵循“短进尺、强支护”的原则进行现场施工。根据不同围岩位置，进行爆破施工方案设计。(1)隧洞H类围岩洞段。孔深3.3m,隧道直孔掏槽爆破的炮孔间距0.3m,崩落孔距0.9m,排距0.8m,周边爆破的炮孔间距0.55m,从装药重心到自由面的距离0.7m,隧洞周边孔装药量1kg中含0.35mg；(2)隧洞IV类围岩洞段。孔深2.5m,隧道直孔掏槽爆破的炮孔间距0.3m,崩落孔距0.9%排距0.8%周边爆破的炮孔间距0.5m,从装药重心到自由面的距离0.65m,隧洞周边孔装药量1kg中含0.24mg；(3)隧洞V类围岩洞段。孔深2m,隧道直孔掏槽爆破的炮孔间距0.3m,崩落孔距0.9m,排距0.8m,周边爆破的炮孔间距0.45m,从装药重心到自由面的距离0.6m,隧洞周边孔装药量1kg中含0.2nig。在现场施工过程中，实际爆破参数须结合施工现场爆破试验进行相应调整，以实现最佳的爆破效果。4水利隧洞工程塌方处理措施在水利隧洞工程的开挖施工中，一旦发生塌方现象，应遵循“小塌清，先支后清”、“大塌穿，先棚后穿”的原则，开展具体的塌方处理工作。(1)如果塌方体积不大，并已进行喷锚支护或架设构件支撑时，可以在两端或者在一端从上至下将坍渣清除干净，并在开挖过程中，对顶部实行喷锚支护或架设构件支撑，避免再次出现坍塌。(2)如果塌方体积比较大，或者出现坍体堵塞的情况，施工人员不能进到塌方区域开展支护时，可以通过注浆的方法对塌体进行加固，再采用“穿”的方法在塌方区域内部进行开挖。(3)针对隧洞塌方洞段，可以采用管棚预注浆施工工艺，或沿着开挖隧道的外轮廓线，从一定角度打入管壁带孔的小导管，向管内压注浆液，这样不仅能够对塌体进行加固，与钢拱架组合，还发挥了支撑塌体的棚架作用［5］。5结束语加强水利隧洞工程施工管理，不仅对隧洞工程施工质量和进度的提升具有促进