小型水利工程隧洞開挖施工技術摘要：隧洞開挖施工作業(yè)是水利工程建設過程中必不可少的一項內容，同時也是非常重要的一個施工環(huán)節(jié)，高度重視隧洞開挖施工作業(yè)，保證開挖質量滿足相關標準至關重要。但具體施工中，隧洞開挖施工質量易受多方面因素的干擾和影響，特別是開挖技術體現尤為明顯，可以說開挖技術水平的高低直接決定著隧洞工程的最終開挖質量，所以必須結合工程實際情況科學選用開挖技術，同時認真開展前期勘探工作，做好一切準備工作，嚴格把控開挖施工要點，保證隧洞開挖質量，助推水利工程整體建設質量的不斷提升。關鍵詞：水利工程；隧洞；開挖；施工技術引言隧洞工程施工質量對整個水利工程建設質量具有極大的影響，通過科學選用隧洞開挖施工技術，加強隧洞施工過程管理，能夠最大限度規(guī)避各類施工問題的發(fā)生，提高隧洞施工質量。但實際施工過程很容易受其他因素的干擾，致使隧洞施工面臨著諸多隱患和問題。這就要求充分結合工程現場實際情況及隧洞開挖特點，選擇最為科學合理的開挖技術，促使隧洞開挖施工技術作用的有效發(fā)揮，為水利工程建設質量奠定堅實的基礎保障。1水利工程隧洞開挖前的準備工作開始水利工程隧洞開挖施工前，要求做好一起準備工作，為后續(xù)一系列工作的順利開展提供保障。首先要進行技術交底工作，并根據施工圖紙設計要求認真開展測量放樣工作，以明確具體的開挖邊線、坡度、深度、軸線及樁等內容，同時還要能夠詳細掌握現場的具體地質條件、水文環(huán)境、地形地貌、氣候及水源等，進一步合理布設排水設施。通常情況下需在隧洞開挖區(qū)外側設置截水溝，開挖層需設置臨時性集水坑和排水溝，開挖面還有具有一定的傾斜坡度，確保圍巖滲水、施工廢水、雨水及工作面積水都能夠及時排走［1］。實際開挖期間，工作還需高度重視邊坡的穩(wěn)定性狀況，做好嚴密監(jiān)測，一旦發(fā)現邊坡出現較大裂縫、掉塊或者滑動現象應立即停止開挖作業(yè)，同時實施圍巖加固處理，避免邊坡松動危及隧洞開挖作業(yè)的順利推進。除此之外，還要定期維護保養(yǎng)施工機械設備，確保其始終處于良好的運行狀態(tài)，為隧洞開挖施工的連續(xù)實施提供可靠的支持。2小型水利工程隧洞開挖施工技術要點2.1測量放樣技術全面到位的測量放樣對水利工程隧洞開挖施工具有很大的影響，必須保證各項測量數據的精準性，并基于此制定詳細的測量放樣方案。所有參與測量放樣的工作人員必須具備足夠的專業(yè)性，實際操作中要嚴格按照相關規(guī)范進行作業(yè)，明確各項操作參數和具體孔位，保證整個測量放樣過程的可靠性與安全性，測量放樣流程足夠規(guī)范化，測量人員需遵照設計方案相關要求對隧洞軸線進行測量與復測，以提升測量結果的精準性。2.2隧洞線路的選擇水利工程隧洞開挖施工過程中，路線的選擇非常關鍵，需對施工區(qū)域各方面情況進行綜合考慮，合理確定隧洞開挖位置，最好設置在堅硬的巖基上，同時還要避開嚴重破碎帶和地下富水區(qū)，隧洞的入口和出口位置應確定在沒有滑坡風險且山體比較平穩(wěn)的巖基上。隧洞平面線路應盡量短且直，這樣可以減小工程量，降低工程造價，保證工程施工效率和施工質量。若受現場條件制約影響需要設置彎度，要求彎度半徑不能小于隧洞洞口直徑的5倍，兩個相鄰隧洞間的巖體厚度應保證為隧洞直徑的3倍左右。2.3鉆孔施工技術我國目前多數水利工程隧洞鉆孔施工多采用濕式風鉆進行作業(yè)，開始鉆孔前，工作人員需仔細全面檢查濕式風鉆各零部件是否處于良好的工作狀態(tài)，避免施工期間發(fā)生空洞堵塞等問題。如果檢查發(fā)現風鉆某個零部件存在問題，應立即進行修理或者更換處理，保證整個鉆孔施工過程的連續(xù)性與順利性。除此之外，為了規(guī)避鉆孔過程出現超挖現象，施工人員對周邊孔外邊角進行嚴格控制，避免設備操作范圍過大破壞了其他孔洞。同時嚴格管控好挖槽孔和光爆孔偏差問題，避免超出規(guī)定數值范圍，所有炮孔的開挖偏差都必須處于規(guī)定范圍之內［2］。3小型水利工程隧洞開挖施工技術的運用3.1全斷面開挖施工技術全斷面開挖施工即將整個斷面一次性鉆爆開挖成洞，待掘進一段距離或者貫通全洞之后，根據現場實際情況和圍巖可暴露時間合理開展支護和襯砌作業(yè)，該類開挖施工技術主要適用于圍巖情況比較好的路段。全斷面開挖施工技術在實際應用中體現出掘進速度快、施工組織簡單且施工工序不易受干擾等優(yōu)勢，同時還可以根據設備使用性能和隧洞斷面實際面積大小情況，合理選用臺階掌子或者垂直掌子掘進方式。臺階掌子掘進方式即將整個斷面分成上下兩層，實際掘進期間，上層的掘進速度要稍快與下層掘進速度，超前一定的距離，通常情況下超前距離最好控制在2米到3.5米之間，這樣能夠為出渣操作提供便利。上下層掘進過程還需同步進行爆破作業(yè)，通風散煙后應立馬清理干凈臺階上的各類雜物，同時往下臺階扒渣，下臺階出渣期間，上臺階即可開始鉆孔操作。由于下臺階爆破作業(yè)的實施是處于兩個臨空面狀態(tài)下，所以能在一定程度上減少炸藥的使用量。全斷面開挖施工技術在水利工程隧洞施工中的科學應用，能夠大幅度提升施工效率，縮短施工工期，而且還能夠有效保證隧洞工程整體施工質量。3.2導洞開挖施工技術該項開挖施工方法即先組織施工人員在平洞斷面上開挖一個小斷面的導洞，之后再進一步擴大至整個斷面。實踐證明，導洞開挖施工技術在實際應用中體現出非常好的靈活性，可以以現場地質特性為基礎，為后續(xù)地質環(huán)境的處理及排水作業(yè)提供更多的便利，保障了隧洞良好的通風性。按照導洞和擴大開挖次序可以將其分成導洞專進和并進兩種方式。第一種方式是指全部貫通導洞之后再實施擴大處理，這樣能夠更好地改善隧洞內部的通風環(huán)境，清楚掌握現場具體的地質環(huán)境，但缺陷就是需要二次鋪設隧洞中的作業(yè)設施，在此過程中可能會消耗比較多的人力物力和財力，存在較大的能耗，所以這種開挖方式只有面對特別復雜的地質環(huán)境時才會使用［3］。第一種（導洞并進）方式是指在導洞開挖至10米到15米位置的時候，同步實施導洞和斷面開挖作業(yè)。相比較而言，導洞開挖施工技術難度大于全斷面施工，所以這種開挖方式只有在斷面尺寸大、地質條件復雜多變，無法采用全斷面開挖技術的情況下才會選用。3.3錨桿支護施工技術錨桿支護施工技術即利用木材、金屬、聚合物或者其他類型材料構件加工制作成桿柱，然后將桿柱打入提前在地表巖體上鉆好的孔洞內，進一步借助桿體的特殊構造（頭部或者尾部托板），或者粘結作用將穩(wěn)定巖體和圍巖緊密結合在一起，從而達到組合梁、懸吊效果或者補強效果，實現支護的目的。具體支護方式還需根據隧洞開挖方式進行科學選用，因為不同的開挖方式對應著不同的支護方式。開挖圍巖質量比較好的情況下多選用錨桿外掛鋼筋網片并噴射混凝土模式；巖石層和斷面不夠穩(wěn)定的情況下多采用超前錨桿或者隨機錨桿支護模式。3.4鉆孔灌漿施工技術從字面意思即可看出，鉆孔灌漿施工技術即嚴格按照隧洞施工設計規(guī)范，利用回填和固結灌漿方式進行施工作業(yè)，這一施工技術的合理運用能夠有效避免隧洞工程出現漏水問題。但需要注意的是，灌漿操作是基于鉆孔作業(yè)完成之后，頂拱回填灌漿期間需進行分區(qū)段操作，各區(qū)段相互之間的距離應控制在45米左右。同時要求施工人員對整個施工期間的灌漿壓力做好嚴格把控，之后在回填灌漿操作完成后方可進行固結灌漿操作，兩者之間的間隔時間一般應控制在7天到14天，多采用梅花型固結灌漿孔模式，且必須嚴格按照事先標記好的孔洞順序實施灌漿。3.5混凝土襯砌施工技術襯砌即沿著隧洞洞身周邊用鋼筋混凝土修建一個永久性的支護結構，以防止圍巖結構坍塌或者變形，下圖1為隧洞襯砌結構示意圖?；炷烈r砌施工技術的應用需要注意：首先，開始施工前需組織專業(yè)人員深入現場進行仔細勘測，清楚掌握現場巖石具體屬性，為后續(xù)襯砌施工作業(yè)的順利推進奠定基礎保障。其次，待輸水隧洞周邊位移速度明顯減緩；同時拱頂位移速度和水平收斂速度均已達到混凝土襯砌施工標準；支護表面沒有明顯裂縫的情況下方可實施襯砌作業(yè)。再次，采取混凝土連續(xù)澆筑模式，通常情況下先實施底板澆筑，之后再實施拱頂建筑作業(yè)與頂板澆筑操作［4］。圖1水利工程隧洞襯砌結構圖3.6排水施工技術排水處理對于水利工程隧洞施工來說非常重要，如果排水不到位會嚴重影響隧洞作用的正常發(fā)揮，甚至還有可能引發(fā)坍塌事故，所以我們必須對隧洞排水問題引起足夠的重視。水利工程隧洞水主要來源于巖石裂隙水和鉆孔用水兩個方面，施工中尤其要對巖石裂隙水引起高度重視，降水量偏多和植被茂密的山體巖石裂隙水往往較為豐富。排水施工可以采取以下兩種方式：第一種是平洞和上波洞排水方式，要求提前制定具體的排水方案，根據隧洞中風水電管線具體布設情況在隧洞的某一側或者中部合理設置排水溝，保證彼此間不會相互影響。第二種是下坡洞排水方式，正常情況下采用常規(guī)機械方式將多余的水排出洞外，如果用水量突增，則需借助大流量設備排水，確保多余水都能夠及時排出，為洞內施工人員和機械設備提供安全的施工環(huán)境。3.7爆破施工技術這種開挖技術在我國水利工程隧洞施工中比較常見，下圖2為爆破開挖施工技術具體的流程圖。開始實施爆破前，要求相關人員深入現場對巖石厚度和實際開挖量進行系統(tǒng)全面的勘察，在保證爆破效果的同時，盡可能降低爆破作業(yè)的危險性。針對巖石覆蓋厚度不超過6厘米的情況可以采取手風鉆打孔爆破方式，以有效降低鉆頭的磨損程度［5］?？茖W合理的施工方案同樣非常關鍵，其能夠為施工人員具體操作提供指導和依據。隧洞底部和側墻預留的保護層，在爆破完成后還需做好修繕和平整處理工作，確保隧洞表面足夠光滑與平整。除此之外，開始實施爆破前，必須組織專業(yè)人員科學確定各項爆破參數，同時開展爆破試驗，結合試驗結果持續(xù)優(yōu)化各項參數，在保證爆破效果的同時，還要確保所有作業(yè)人員的人身安全。圖2水利隧道爆破工藝流程圖3.8巖爆施工技術巖爆開挖施工技術的應用需提前做好斷面噴水處理工作，同時還要沿輪廓實施錨桿孔洞開挖處理，科學控制循環(huán)間距和孔深，保證二次循環(huán)超前錨桿孔和前一排孔洞相互錯位，與掌子面間的夾角呈60°?75°，之后向超前錨桿孔洞內部注水，在此期間施工人員要把控好具體的注水時間，確保巖石得以軟化。之后再安裝超前錨桿，最后焊接鋼筋片與錨桿，避免巖爆碎片崩落。4水利工程隧洞開挖施工質量控制對策4.1優(yōu)化施工方案隨著我國綜合國力的不斷增強，各行各業(yè)都取得了很大的進步，水利工程建設規(guī)模持續(xù)擴大，隧洞開挖作業(yè)要求越來越高。這就要求綜合考慮多方面實際情況，制定最為科學合理的施工技術方案，為后續(xù)施工作業(yè)的順利開展和施工效果提供可靠的保障。同時還需注意施工中可能遇到的各類突發(fā)情況，提前制定相應的防范對策，避免隧洞開挖施工陷入困境，盡可能降低隧洞開挖施工難度，提高施工效率和施工質量。例如：某水利工程隧洞施工中采用光面爆破開挖施工技術，結合現場地質條件選用恰當的炸藥及用量，采用ZWL-80/47.2L電動扒渣機和自卸翻斗車進行配合施工作業(yè)，主要用于裝渣、運輸渣土、實施平整處理。利用氣腿式風鉆進行噴錨支護錨桿造孔操作，同時采用TK-961型濕噴機以最大限度減少粉塵污染。具體施工過程中，圍巖的開挖施工需按照“勤量測、嚴注漿、管超前、早封閉”原則。通過不斷優(yōu)化與完善施工方案，能夠保證水利工程隧洞開挖達到最佳效果，同時提升整個施工期間的安全性與穩(wěn)定性。4.2強化技術監(jiān)督水利工程隧洞開挖施工技術難度相對比較大，要求多項技術相互配合應用，這就使隧洞開挖施工面臨著更多的考驗。想要促使整個施工過程的有序順利開展，還需強化施工技術監(jiān)督管理，及時發(fā)現是各種潛在的各類隱患和問題，并第一時間做出針對性的處理，避免影響范圍進一步擴大。首先，相關監(jiān)管人員應充分結合現場實際情況科學設定施工技術標準，嚴禁任何人員隨意更改，同時詳細記錄好每天的施工技術內容，保證開挖施工效率［6］。其次，根據實際需求適當調整施工技術內容。比如：隧洞開挖范圍偏大，工程量比較多的情況下，施工人員應及時修正個別偏差問題，確保整個開挖過程的穩(wěn)步推進。4.3加強過程管理首先，科學確定混凝土拌和時間。一定要對混凝土混合物實施充分的攪拌，確保各種原材料能夠均勻混合在一起，避免材料溫度差異對施工造成不良影響。有關部門及工作人員可以根據現場實際情況對具體的拌和時間做出適當更改和調整，若遇寒冷的冬季施工作業(yè)可以將拌和時間延長至常規(guī)時間的1.5倍左右。其次，利用混凝土罐車運送導流洞混凝土，采取泵送入倉澆筑模式，運輸期間還應借助泡沫板對罐車進行保溫處理，盡量縮短運輸距離，避免混凝土在運輸途中發(fā)生離析現象。再次，組織現場人員定時測量混凝土表面溫度，規(guī)避溫度裂縫的發(fā)生，保證混凝土澆筑養(yǎng)護質量。結束語總而言之，水利工程隧洞結構往往較為復雜，施工技術要求比較高，施工工序復雜，施工難度偏大，對施工人員的專業(yè)能力要求比較高。開始施工前必須做好一切準備工作，制定最為科學合理的施工方案，結合現場各方面實際情況科學選用開挖施工技術，最后還要做好質量檢查與清理工作，保證隧洞開挖質量滿足水利工程建設實際要求，推動我國水利行業(yè)的長足發(fā)展。參考文獻陳平，馮笑.關于水利工程輸水隧洞施工期排水控制要點的探討[J].浙江水利科