肖开均
中国水利水电第八工程局有限公司 湖南省长沙市 410000
摘要：随着我国社会建设和经济的发展，近些年来我国一直致力于现代化城市的建设，并且无论在基础项目建设还是水利水电工程建设中都取得了较高的成就。水电站工程是事关国计民生的基础设施，但水电站工程项目多而复杂，引水隧洞开挖容易受到地质环境等因素的影响。基于此，本文就水电站引水隧洞开挖及支护施工技术进行详细探究。
关键词：水电站；引水隧洞；开挖施工；支护技术
1 引言
水电站引水隧洞开挖由于洞距离较长，而且隧洞埋深大同小异，开挖隧洞穿越复杂多变地质条件，不能确保其施工安全、质量。隧洞成洞条件较差，主要以泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等泥岩类，具有遇水软化、失水崩解的特征，施工过程中出现超挖现象，最终使得施工难度性提升，施工成本投入不断增长。
2 概述
对于引水隧洞施工而言，其能够有效提升水电站自身的工作效率，缩减成本投入，以防资源发生不必要的浪费，可以看作是水工构筑物的核心部分。水电站在发电的时候，主要依靠水位自身形成的落差，基于瞬时间产生的重力势能，让其逐步转为电能，以此使得水轮机正常运转，实现发电的效果。而引水隧洞则是将水流上部引入水轮机的密闭空间，而隧洞又能进一步分为两类，分别是有压引水隧洞以及无压引水隧洞，当水流顺着水轮机，逐步进入通道里面的时候，路线就要展开相应的调整，不仅要足够短，而且十分简单。此外，水流也要实现顺利对接。在该施工正式开始之前，施工人员需要根据项目的具体情况，对周边环境展开分析，包括岩石以及地质水平，尽可能和地下水保持一定的距离。
3 水电站引水隧洞开挖施工技术
3.1 地质勘探
超前地质勘探是了解Ⅳ、Ⅴ类围岩的构成及基础结构的重要方式，在超前勘探的基础上，能够获取尚未开挖岩体的体质情况，为支护方式的选择提供依据。勘探过程中设置朝前钻探孔，采用 SGZ- ⅢA型地质钻机钻孔，孔径根据情况大于 54 mm，孔长15～30 m，从钻探孔中获取岩芯，通过试验的方式了解岩芯的岩性、力学性能以及结构，分析围岩的构成。同时，采用抽水试验的方式了解水文资料，避免施工过程可能出现的涌水、坍塌等不良事故。
3.2 进口渐变段开挖
水电站引水隧洞开挖方式选择 V 类围岩开挖，进口处设置渐变段，由方形向圆形渐变，为了保证施工的稳定性，开挖上半部后立即给予支护保护，保证支护结构稳定后再进行下半部的开挖。在洞内开挖时遵循先导洞后两侧、最后拱顶的顺序。在开展隧洞作业时，要严格遵循多循环与短进尺的原则。考虑到工程实际采用 YT-28 凿岩机，辅助自制钻孔台车来进行钻孔作业，在施工洞口段施工时单次循环进尺应该控制在1m。以楔形掏槽的方式来进行上半部拱部导洞的开挖施工，从第一排向后过渡，处理挖拱处的临空面，选择在拱缘处光面进行爆破。选择乳化炸药作为爆破材料，如果孔内有积水，需全面清除积水方可装填炸药，并通过非电毫秒雷管起爆。
3.3 断面分部开挖
对于断面分部开挖来说，其原理便是基于原有的隧洞断面，依靠分批次的形式，将其划分为多个部分。之后再分层级展开任务处理。对于不同的水电站， 还能依靠挖掘的形式，将断面部分分成两类，分别是导洞方式以及台阶方式。两者都是基于现有的断面展开划分，参照地质、跨度以及选取模式的差异，又能将断面分成三部分，即左部、中部和右部。其中，应用率较高的就是导洞的技术方式，主要会在一些大型项目中进行应用，原理便是向地面下部开凿，一般最好保证开凿深度不能低于12m。在实际开挖的时候，普遍对于岩体构架、排水系统以及通风设施都有着非常高的标准，方法则是先选取最为合适的施工场地，在引水隧洞断面的上方，凿出一个小型洞口，之后再通过挖掘的方式，逐步扩大洞口面积。
而导洞挖掘方式又能分层上洞和下洞。由此能够看出，该挖掘形式通常极为细化，实际能够选用的方法也很多，因此相比于全断面的方式，该方法的整体应用率非常高，难度系数更低。所以，该技术可以用于一些岩体结构稳定性偏低的区域之中，即便洞口相对偏小，也不会受到任何影响。
4 水电站引水隧洞支护施工技术
4.1 锚杆支护技术
使用锚杆支护是一种相对常见的方法。它广泛用于水利的陡峭支撑项目中，特别是在使用倾斜锚进行首次支撑工作中。通常，根据梅花的形状来定位锚杆，并且将倾斜角度控制在30°，并且要选择符合标准的焊接管道和配件，采用临时脚手架施工平台采取安全措施。铺设相对坚固的竹胶合板，并在肘部周围安装安全网，以确保建筑工人的安全。气动手钻和简单的井下钻头通常用于钻探螺栓。岩石的质地和方向以及其特定的倾斜度需要随施工时间调整螺栓孔的角度。钻头的选择标准通常大于螺栓柄的直径，其坡度控制在18厘米。当井的深度达到规定的标准要求时，使用高压风机对内部杂质彻底清除干净，从而为下一个结构施工提供合适的施工条件。项目中使用的锚杆类型应为具有经济可靠性的普通螺纹钢杆，通常，所用水泥的强度要大，并且对沙粒的选择应适中。
4.2 边坡支护技术
在进行开挖作业以后，需要尽快跟进边坡支护施工，因为这样在加快施工进度的前提下能够最大限度避免开挖区域出现塌方的情况，实现对施工安全的保障。首先，在进行水利项目施工的过程中，应该根据工程的实际开展情况，使用锚杆法对边坡进行支护管理；其次，为了避免水利工程项目施工过程中可能出现的塌滑以及塌方事件，在边坡的破碎区域应该进行钢筋网的铺设，并且使得钢筋网能够与岩面进行紧密的贴合，使其以一个整体的形式存在于工程之中，最大限度提升边坡的稳定性。在进行边坡支护的过程中，最常见的方法之一就是喷混凝土，要想对混凝土的稳定性和厚度进行检查，可以使用钻孔的方法。同时，在进行边坡支护工作的过程中，还应该考虑到排水的问题，同时为了避免排水压力导致边坡坍塌，那么需要设置永久性的排水孔，也就是说在排水孔内部进行PVC排水盲材的安插。除此之外，贴坡混凝土也是边坡支护过程中最长采取的一种方式，这样能够有效保障边坡的稳定性，在边坡局部比较陡峭的位置填设带有钢筋条的混凝土，能够使得混凝土使用的持续性良好，保障工程项目的顺利进行。
4.3 围岩洞段处理
围岩洞段开挖采用多循环、弱爆破、短进尺全断面开挖。进尺一般为1.0-1.5m；进洞前做好超前固结灌浆支护和洞口锁口锚杆，进洞后应结合不同的结构条件和围岩类型选取合适的加强支护方式，为避免爆破震动引起的塌方、松动和开裂，应根据不同断面形式合理确定尾水隧洞的开挖工艺和方法。结合前期地质勘探资料，尾水隧洞岩体强度基本丧失，地质条件较差。施工过程控制的重点是控制地质条件下作业人员的安全，保证隧道的稳定。
4.4 超前锚杆预加固技术
施工中一发现可能出现破碎带的迹象，马上沿隧洞轮廓线钻孔，孔深至少应大于循环进尺1m（一般为3~5m），然后注入砂浆，再插入锚杆，锚杆的外插角宜为10°~15°，安设的锚杆使一定区域成为一个整体，以锚杆长度作为控制长度形成模拟挡土墙，通过这个挡土墙来抵抗背后土压，以达到超前支护的效果。由于这些锚杆对未开挖部位的岩石起到了预加固的作用，从而提高了开挖后围岩的自稳时间。
5 结束语
综上所述，引水隧道开挖及支护施工是整个水电站工程建设的重要组成部分，加强引水隧道施工质量的管理和控制，灵活运用开挖技术与支护工艺，能够有效提高引水隧道施工水平，实现缩短工期、控制施工成本的目标。
参考文献：
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