水利隧洞工程的開挖施工和塌方處理

水利隧洞工程的開挖施工和塌方處理路隆郡（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730030）0引言在水利工程建設(shè)項目中，水利隧洞工程是重要的基礎(chǔ)工程之一。加強水利隧洞工程施工管理，能夠有效提升水利工程項目的經(jīng)濟效益。因此，在工程施工過程中，應(yīng)根據(jù)水利工程隧洞開挖特點，采用相應(yīng)的施工技術(shù)，確保施工得以順利進(jìn)行。1水利隧洞工程開挖施工要點施工測量階段的要點控制在水利隧洞工程施工中，應(yīng)安排專人測量開挖施工中所需要的數(shù)據(jù)，并根據(jù)實際數(shù)據(jù)和隧洞爆破施工設(shè)計方案和參數(shù)，進(jìn)行開挖爆破布孔。此外，在測量斷面時，應(yīng)在混凝土施工前期，對測量距離進(jìn)行控制，通常情況下，會選擇在5?10m處對隧洞軸線開展全方位檢測，并確保檢測的精準(zhǔn)性，合理制定工程總量，科學(xué)布置施工工序。在隧洞開挖施工準(zhǔn)備階段，還需對隧洞洞壁和洞頂相隔20m的位置，設(shè)置樁號和標(biāo)志牌［1］。鉆孔施工階段的要點控制在隧洞開挖過程中，工作人員應(yīng)根據(jù)測量的腰線、爆破布孔、開挖的周邊線等，采取相應(yīng)的鉆孔技術(shù)開展鉆孔施工。還應(yīng)仔細(xì)檢查鉆孔施工所用到的機器，包含機器卡套、機器內(nèi)部彈簧、緊固件、支架等，確保鉆孔施工機器正常工作。爆破施工階段的要點控制爆破施工存在一定的危險性，因此，在作業(yè)開始前，應(yīng)制定詳細(xì)周全的施工方案，保證開挖面具有良好的平整性，并對炸藥進(jìn)行嚴(yán)格控制,使爆破對周圍巖層的影響降到最低。在爆破開始前，應(yīng)進(jìn)行多次爆破試驗，準(zhǔn)確判斷周圍巖石的具體情況，這一過程也需要制定較為詳細(xì)的試驗方案，并上報相關(guān)監(jiān)管部門，審核通過后才可以開展爆破試驗活動。試驗時，要做好爆破參數(shù)的收集與整理，包含巖石物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)以及變化程度等相關(guān)數(shù)據(jù)，并制定相應(yīng)的爆破方案［2］。2水利隧洞工程常用的開挖施工技術(shù)水利隧洞工程的開挖施工，應(yīng)根據(jù)隧道周圍一定范圍內(nèi)，對洞身的穩(wěn)定有影響的巖體類型、底層的穩(wěn)固性，選擇開挖施工技術(shù)，如全斷面開挖施工技術(shù)、導(dǎo)洞開挖技術(shù)等。隧洞高度相對較高時，可以采用臺階法開挖方案，以防止超挖，保證隧道開挖作業(yè)的安全性，提高施工質(zhì)量。1全斷面開挖施工技術(shù)這種開挖施工技術(shù)，主要適用于隧道圍巖穩(wěn)定性較好的開挖段。開挖區(qū)域內(nèi)的巖石比較堅固時，可以通過鉆孔、裝藥、爆破開挖隧道的方法實施作業(yè)，之后再進(jìn)行支護作業(yè)。選用全斷面開挖施工技術(shù)，可以提高施工速度，使水利工程隧洞施工質(zhì)量和效率顯著提升。導(dǎo)洞開挖施工技術(shù)導(dǎo)洞開挖是先掘進(jìn)斷面的一部分，而后擴大至全斷面，通常適用于斷面較大、地質(zhì)條件差的情況。導(dǎo)洞開挖技術(shù)用于水利隧洞工程，具有一定的靈活性，能根據(jù)隧洞施工區(qū)域地質(zhì)特點，為接下來的排水、隧洞不良地質(zhì)處理等創(chuàng)造了極為便利的條件，保證了隧洞施工過程中良好的通風(fēng)效果。錨桿加固支護技術(shù)錨桿加固支護技術(shù)，主要應(yīng)用在隧洞出口邊坡、開挖深度超過5m,或深度雖未超過5m,但地質(zhì)條件和周圍環(huán)境特別復(fù)雜的工程，以及隧道、正在生產(chǎn)的采掘工作面等地下洞室施工過程中。錨桿支護技術(shù)具有節(jié)約成本、效果明顯、操作簡單、運用靈活等諸多優(yōu)點。由于隧洞的開挖施工具有多種方式，支護方式也隨之不同。如果隧洞圍巖基本質(zhì)量較好，表面平整，可以掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片，噴射混凝土；如果開挖斷面不具備一定的穩(wěn)定性，則應(yīng)先選擇隨機錨桿的方法開展支護作業(yè),再進(jìn)行隧道襯砌混凝土施工作業(yè)。混凝土襯砌隧道施工技術(shù)在水利隧道工程中，襯砌是沿隧洞周圍建筑的、具有永久性支護特點的結(jié)構(gòu)，能夠有效避免隧洞圍巖變形或者圍巖坍塌。施工前要做好勘測，在全面掌握施工巖石及其工程地質(zhì)性質(zhì)后，才可以進(jìn)行混凝土襯砌作業(yè)。當(dāng)隧洞水平收斂速度與實際要求相符，隧道凈空位移和拱頂位移速度滿足襯砌要求，同時支護表面沒有出現(xiàn)裂縫，才可以進(jìn)行襯砌施工［3］。3水利隧洞開挖施工技術(shù)應(yīng)用案例1工程概況以甘肅中部生態(tài)移民開發(fā)供水工程1標(biāo)段為例，主體隧洞工程長2778.77m,隧洞進(jìn)口段在開挖掘進(jìn)過程中(樁號24+346.5-24+417),掌子面失穩(wěn)，洞頂發(fā)生大量涌砂。該段隧洞穿越古溝槽，布置第四系中更新統(tǒng)地層之中，埋深38?53%圍巖巖性為(Q2pl)洪積粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粉土、粉細(xì)砂及砂礫石，地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，呈交互狀沉積，土層結(jié)構(gòu)密實，其粉細(xì)砂層、砂礫石層中賦存地下水，水量較小，地下水沿側(cè)墻滴滲及底板處涌出，地下水活動輕微?中等，水質(zhì)差，對普通混凝土具硫酸鹽強腐蝕性。圍巖物理力學(xué)指標(biāo)：天然密度1.7?1.9g/cm3,內(nèi)摩擦角20°?28°，凝聚力0.024?0.(MMPa,泊松比0.29?0.40,堅固系數(shù)0.4?0.5。判定(Q2pl)圍巖類別為極不穩(wěn)定的V類圍巖。隧洞(Q2pl)圍巖成洞條件差，賦存地下水，開挖中圍巖不能自穩(wěn)。其中24+346.5?24+417.0段圍巖為粉細(xì)砂層，在開挖過程中發(fā)生圍巖坍塌、變形，出現(xiàn)涌砂、涌土現(xiàn)象。洞身頂部形成空腔，該空腔存在重大安全隱患，為保證隧洞工程質(zhì)量，施工前準(zhǔn)備充分，先防護后施工，安全進(jìn)洞，嚴(yán)格按“新奧法”施工技術(shù)組織施Xo開挖時堅持安全第一的原則，采用“弱爆破(或不爆破)，少擾動，早支護，勤測量，快封閉”的方法，采取適宜的輔助施工措施,各工序緊密銜接，確保施工安全。3.2開挖施工技術(shù)2.1土石方明挖施工技術(shù)(1)隧洞進(jìn)口和出口土方明挖施工。將土和巖石按照施工設(shè)計圖紙，從上到下分層進(jìn)行松動、破碎、挖掘并運出，每一層的厚度都應(yīng)嚴(yán)格控制在4m內(nèi)。開挖過程中應(yīng)安排工作人員專門負(fù)責(zé)監(jiān)督、檢查，對高度大于30嘰小于100m的巖質(zhì)邊坡位移變形加強監(jiān)控，并采用鏟斗容量為1.2rn3的反鏟挖掘機實施挖裝，15t自卸卡車進(jìn)行運輸。(2)隧洞進(jìn)口和出口石方明挖施工。選擇yt-28手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔,在鑿巖深度相同的情況下，其轉(zhuǎn)速較低，更加耐用，并配有消音罩,有效改善了現(xiàn)場作業(yè)條件，與同類型機具相比較，具有重量輕、噪音小、效率高、經(jīng)濟效果好等特點。在實際施工過程中，應(yīng)從上到下分層操作，每層實際厚度為3m,采用鏟斗容量為1.2m3的反鏟挖掘機進(jìn)行裝渣，15t自卸卡車進(jìn)行運輸。(3)在主爆孔爆破施工中，應(yīng)使用臺階微差松動爆破技術(shù)，2號巖石硝核炸藥，非電毫秒雷管網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)串聯(lián)起爆技術(shù)。周邊孔爆破施工中則先采取光面爆破技術(shù)實施鉆爆，之后再進(jìn)行主爆孔起爆。(4)在渠道開挖過程中，應(yīng)采取全斷面法施工，結(jié)合實際隧洞挖深分層逐級式開挖，每段劃分成多個作業(yè)面，挖掘機械和裝載機同時開挖，每一臺挖掘機應(yīng)按照實際運輸距離，配備一定數(shù)量的自卸汽車進(jìn)行運土［4］。3.2.2石方洞挖施工技術(shù)石方洞挖施工中采用yt-28手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆爆，ZL50C輪式裝載機裝渣，15t自卸卡車運輸。四級圍巖和五級圍巖段在施工過程中，應(yīng)遵循“短進(jìn)尺、強支護”的原則進(jìn)行現(xiàn)場施工。根據(jù)不同圍巖位置，進(jìn)行爆破施工方案設(shè)計。(1)隧洞H類圍巖洞段?？咨?.3m,隧道直孔掏槽爆破的炮孔間距0.3m,崩落孔距0.9m,排距0.8m,周邊爆破的炮孔間距0.55m,從裝藥重心到自由面的距離0.7m,隧洞周邊孔裝藥量1kg中含0.35mg；(2)隧洞IV類圍巖洞段?？咨?.5m,隧道直孔掏槽爆破的炮孔間距0.3m,崩落孔距0.9%排距0.8%周邊爆破的炮孔間距0.5m,從裝藥重心到自由面的距離0.65m,隧洞周邊孔裝藥量1kg中含0.24mg；(3)隧洞V類圍巖洞段?？咨?m,隧道直孔掏槽爆破的炮孔間距0.3m,崩落孔距0.9m,排距0.8m,周邊爆破的炮孔間距0.45m,從裝藥重心到自由面的距離0.6m,隧洞周邊孔裝藥量1kg中含0.2nig。在現(xiàn)場施工過程中，實際爆破參數(shù)須結(jié)合施工現(xiàn)場爆破試驗進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以實現(xiàn)最佳的爆破效果。4水利隧洞工程塌方處理措施在水利隧洞工程的開挖施工中，一旦發(fā)生塌方現(xiàn)象，應(yīng)遵循“小塌清，先支后清”、“大塌穿，先棚后穿”的原則，開展具體的塌方處理工作。(1)如果塌方體積不大，并已進(jìn)行噴錨支護或架設(shè)構(gòu)件支撐時，可以在兩端或者在一端從上至下將坍渣清除干凈，并在開挖過程中，對頂部實行噴錨支護或架設(shè)構(gòu)件支撐，避免再次出現(xiàn)坍塌。(2)如果塌方體積比較大，或者出現(xiàn)坍體堵塞的情況，施工人員不能進(jìn)到塌方區(qū)域開展支護時，可以通過注漿的方法對塌體進(jìn)行加固，再采用“穿”的方法在塌方區(qū)域內(nèi)部進(jìn)行開挖。(3)針對隧洞塌方洞段，可以采用管棚預(yù)注漿施工工藝，或沿著開挖隧道的外輪廓線，從一定角度打入管壁帶孔的小導(dǎo)管，向管內(nèi)壓注漿液，這樣不僅能夠?qū)λw進(jìn)行加固，與鋼拱架組合，還發(fā)揮了支撐塌體的棚架作用［5］。5結(jié)束語加強水利隧洞工程施工管理，不僅對隧洞工程施工質(zhì)量和進(jìn)度的提升具有促進(jìn)