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引水隧洞工程施工技术及施工质量控制分析张霞1

发表时间：2021/6/28 来源：《基层建设》2021年第6期作者：张霞1 白子怡2

[导读] 摘要：引水工程在实际施工阶段，应充分考虑到施工现场的地质条件与其它影响因素，进而在准备充足的前提下开展工程建设工作。

        1云南省滇中引水工程建设管理局昆明分局云南昆明 650021；
        2云南省滇中引水工程有限公司云南昆明 650021
        摘要：引水工程在实际施工阶段，应充分考虑到施工现场的地质条件与其它影响因素，进而在准备充足的前提下开展工程建设工作。同时，还需制定科学的施工方案，严格按照施工要求作业，这样才能保证引水隧洞工程施工成果达到预期效果，进而促进引水工程的高质量发展。本文根据实际的工程概况对引水隧洞工程施工技术及施工质量控制进行了简单的探讨，以供相关人员参考。
        关键词：引水隧洞工程；混凝土浇筑；现场质控
        1、工程概况以及地质描述
        隧洞处于岩溶区，灰岩，褐色，弱~微风化，局部有溶蚀痕迹，隧洞进、出口段为强卸荷弱风化灰岩和崩坡积松散堆积物，洞身主要有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩以及岩溶半填充洞段，有发育溶洞，岩体破碎。洞身岩溶发育异常带，该段地下水位在洞顶以上，隧洞开挖过程可能出现渗水、滴水、流水的现象；隧洞出口段穿越岩溶区，易出现隧洞塌方和涌水涌泥现象。地下水类型为基岩裂隙水，隧道开挖时局部顶部呈渗～涌水状。
        （1）隧洞进口段2+808～2+923围岩类别为VI类，覆盖层厚2~3m，主要为残坡积灰褐色粘土，植被发育，坡度30°~40°，自然边坡基本稳定，岩溶较发育，岩体破碎，在钻孔一定深度（地下水变幅范围内）发育溶洞，充填泥夹石，洞顶施工易出现贯穿性裂隙涌水涌泥问题。
        （2）洞室Ⅲ类围岩主要为三叠系下统薄层状含泥质条带灰岩，褐灰色，弱~微风化，局部有溶蚀痕迹，洞室段上部岩层厚为30~100m，含泥质条带灰岩。饱和单轴抗压强度—般大于30MPa，属于中硬岩。钻孔岩芯多呈薄饼状，岩体较完整，发育有水平层理，微张~闭合，层理面平直粗糙，无充填为主。
        （3）洞室Ⅳ类围岩主要为二叠系上统合山组P2c厚层状灰岩，弱风化，属于硬质岩，洞室段上部岩层厚约为20m，为岩溶发育异常带。此段洞室围岩穿越岩溶区或较大裂隙带以及方解石脉。
        （5）隧洞出口段4+495～4+485围岩类别为Ⅴ类，覆盖层厚1~5m，主要为残坡积灰褐色粘土、含碎石粘土，较松散，植被发育，坡度30°~40°，自然边坡基本稳定，围岩发育2个溶洞，发育高程分别为157.36~161.06m（充填泥质）、150.46~152.36m（充填泥质），隧洞掘进时易出现隧洞塌方和涌水涌泥现象。
        2、引水隧洞开挖支护施工工艺
        2.1、洞室开挖支护施工
        （1）施工准备：洞内风、水、电须准备就绪，施工人员、机具准备就位，采用钢管搭设操作平台或准备升降式工作平台，以便钻孔施工。
        （2）测量放样：由专业测量人员采用全站仪进行洞室内控制网测量并放样出洞室开挖轮廓线，然后施工员用油漆标出各钻爆孔位，并在现场立牌标明本循环的钻孔深度、角度、孔距、排距等参数，便于施钻人员操作，每循环爆破后进行设计规格线检查，并根据爆破设计参数放样出布孔位。断面测量滞后开挖面10～15m，按5m间距进行，每个月进行一次洞轴线及坡度的全面检查、复测，确保测量控制开挖工序质量。同时随洞室开挖、支护进度，每隔20m在两侧洞壁设置桩号标志。
        （3）钻孔、清孔：测量将轮廓线放样完毕，由熟练钻工手持YT28手风钻严格按照测量定出的中线、腰线、开挖轮廓线和测量布孔进行钻孔作业（见图2），每排炮孔按“平、直、齐”的要求进行检查，单循环进尺控制在1.0～3.0m，具体进尺深度根据围岩类别进行控制，并严格控制装药量。周边孔及掏槽孔的偏差不得大于5cm，其它炮孔孔位偏差不得大于10cm。

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为了获得较完整平顺的开挖轮廓，降低轰动波对周边围岩的扰动和减少开挖量，所有周边孔均采用光面爆破，周边孔钻孔要求间距均匀、外插角相等，炮孔相互平行、深度一致，钻孔倾角分别沿两侧墙的外侧和拱顶向外侧倾斜2°～3°。周边孔使用低爆速炸药，采用导爆索串联间隔装药，不耦合系数应不小于1.3，确保周边爆破成型，提高残孔率和爆破效果。开挖过程中及时进行临时安全支护封闭围岩，以确保施工安全，钻孔完毕采用高风压对爆破孔进行清孔。
        （4）装药爆破：炮工在装药平台上按钻爆设计参数装药。崩落孔及掏槽孔采用Φ32mm药卷连续装药，周边光面爆破采用Φ25mm药卷，竹片绑扎间隔装药，孔口用黄泥堵塞严实；装药完成后，由技术员和专业炮工分区分片检查，联结爆破网络，撤退工作面设备、材料至安全位置，非电毫秒雷管引爆，周边光面齐爆。为了提高爆破效率和爆破效果，爆破孔采取全偶合装药，顶拱及两侧墙的爆破周边孔采取传统的人工串状不偶合装药，炸药采用乳化炸药，数码起爆系统起爆。
        （5）通风散烟、洒水除尘：施工过程中持续启动通风设备进行通风，待爆破散烟结束后，进行开挖面爆破渣堆洒水除尘。
        （6）渣清理：洞室内采用扒渣机配合8t农用汽车（运输车）运至弃渣场，有大孤石装载机无法装运时应解爆后再装车，隧洞出渣时粉尘浓度大，能见度较低，导致机械出渣效率下降，且易发生安全事故，因此持续启动通风机进行通风，出渣完毕后对岩溶地段及不稳定围岩段进行钢拱架安装施工，进入下一循环之前采用反铲对围岩危石进行排险，并延长风、水电线路，同时对稳定性较差的岩体进行临时支护施工。
        （7）锚喷支护：由于隧洞地质条件差，洞室不稳定岩体多，为保证施工安全，每循环爆破开挖结束后，在2~3h内完成锚喷支护施工，且喷锚支护滞后开挖作业面不大于50m，对局部稳定性较差的岩体在开挖后及时进行临时锚喷支护。
        2.2、隧洞特殊地质段施工
        （1）隧洞涌水溶洞施工。隧洞边墙及顶拱局部有涌水的溶洞，可采用灌注水泥+水玻璃进行封堵处理；对不涌水的溶洞，采用泵送C20（2）混凝土封堵，封堵体的厚度（长度）不小于溶洞洞径的5倍且不小于2m；对于空溶洞，如果溶洞底部高于底板开挖线，则按底板开挖线开挖，上部溶洞空腔根据围岩稳定情况采取随机锚喷支护措施；如果溶洞底部低于底板开挖线，则需要根据溶洞大小规模，对底板溶洞采取混凝土充填、或采取钢筋混凝土梁板结构架桥穿越、或针对大跨度溶洞采取架设多跨渡槽的形式穿越溶洞空腔，同时对溶洞上部空腔采取随机锚喷支护措施。
        （2）岩爆地段施工。预先在工作面有可能发生岩爆的部位有规则的打一些孔眼，布设锚杆后注水，以便释放应力，阻止围岩达到极限应力而产生岩爆。对于岩爆较弱地段，洞身开挖后采取在岩面上洒水消除岩爆。对于岩爆较强地段，宜采用摩擦型锚杆，增大锚杆的初锚固力，采用喷射钢钎维砼抑制开挖面拱部的脱落，必要时采取挂钢筋网并设置钢支撑进行支护。
        3、引水隧洞施工质量控制
        （1）配置专业的测量人员、仪器和设备，按本工程精度要求，合理设置测量控制点，建立施工控制网，并做好保护，防止被破坏，建立定期复核制度，保证测量控制点的精度。（2）开挖过程中测绘开挖断面，进行测量导线复测，每循环进行测量放样时，均对上一循环开挖断面进行规格检查，并将超欠挖情况及时通知钻孔人员，以便对钻孔角度进行调整，避免超欠挖。（3）钻孔严格按照设计钻爆图施工，每排炮孔按“平、直、齐”的要求进行检查。（4）周边孔在断面轮廓线上开孔，沿轮廊线的调整范围和掏槽孔的孔位偏差不大于5cm，其它炮孔孔位偏差不得大于10cm，在一定程度上降低轰动波对周边围岩的扰动。
        结束语
        综上所述，引水隧洞工程质量控制工作作为后续隧洞使用的重要依托，应从混凝土施工技术、管道焊接技术等方面，确保施工技术符合施工要求。此外，还应采用现场质控体系、明确工程验收条件、建立安全事故制度等措施，提升施工质量，这样才能促使引水隧洞工程在多方配合下顺利竣工。
        参考文献：
        [1]王玉琦.水利工程中引水隧洞的施工技术与质量控制分析[J].城市建筑，2019，16（29）：147-148.
        [2]何洪明.引水隧洞工程施工技术及施工质量控制研究[J].工程建设与设计，2018（17）：200-201+204.