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摘要：水工隧洞线路布置是水利水电工程一个非常关键的组成部分，在很大程度上直接影响整个水利工程的整体施工质量和经济效益，因此文章对水工隧洞线路布置的关键技术进行深入性探讨，掌握关键技术的使用技巧对于保障水利工程工期、减少工程造价、促进工程顺利运行具有非常明显的促进作用。文章主要分析水工隧洞线路布置几个关键技术的处理问题，以期能够为相关技术工作者提供参考。
关键词：水工隧洞线路布置；关键技术；设计
中图分类号：TV554 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）08-0156-02
随着现代社会的不断发展，人们对水电的需求也不断增加，各个地方不同规模的水电水利工程得以建起，成为促进社会发展的一个重要组成部分。同时，随着水利电力的快速发展，作为其重要组成部分的水工隧洞逐渐在各种发电、供水共出现并广泛运用，而作为水工隧洞设计中一个非常关键内容的线路布置更是受到重视，主要原因在于线路布置在很大程度上与水利水电工程的造价、运行以及工期方面存在利害关系，若处理不当将直接影响整个水利水电工程的经济效益问题。本文通过对水工隧洞线路布置的几个主要关键技术进行深入探讨，旨在更好的了解这些关键技术的实际处理问题概况，从而更好的运用在实践中。
1 水工隧洞线路布置的重要内容及施工要求
①重要内容。从水工隧洞本身性质可知，其线路一般不会在环境条件很好的空旷地区布置，而是要深入到水下和地下洞内布置，因此也就不可避免的会受到各种内部和外部因素影响，也就导致了其必须涉及到多个方面的关键技术，目前水工隧洞线路布置中几个最重要的关键技术有隧洞埋深布置技术、隧洞支洞设置技术、冲沟问题布置技术、隧洞的平面转弯点布置技术以及隧洞周边建筑物布置技术。这几个关键技术一同支撑水工隧洞线路布置工程形成，是保障整个水利水电工程顺利完成试用和运行的关键环节。
②施工要求。由于水工隧洞直接关系到整个工程的造价和运行问题，因此对其进行科学合理施工，充分利用各种力学之间的作用，保证整个线路布置能够最大限度的满足工程运行的要求，是水工隧洞线路布置的出发点和目的。研究显示，水工隧洞线路布置必须要符合以下几个要求，如此才能够真正满足实际施工要求：线路必须要与地质结构相交，且要成为一个大的交角；线路布置的地方水流条件一定要优越且线路布置不会对水头产生较大影响；线路布置中，最短的线应该为轴线部分；线路布置位置应该能够确保具有有利于支洞施工的条件；线路布置时应该最大限度的减少对周边建筑物的损害。
2 水工隧洞线路主要需要处理的问题
①隧洞埋深布置。隧洞埋深指的是隧洞的整个开挖断面的最顶部到地面的最短距离。一般而言隧洞埋深越大，那么也就意味着该地段的地质条件比较好，开挖会遇到的绕沟线过程的问题也可以得到解决。但是，不是隧洞埋深越大越好，埋深越大也就意味着需要承受的内水压力越大，需要进行更高强度的通风或者排水等工作，因此也就会要加大工程投入，若埋深较大取得的优势小于需要付出的投入力度，那么将会得不偿失。所以，实际的埋深应该是在确保隧洞具有最小盖层厚度的基础上的一个比较合理的值。由于隧洞深埋过程中有可能出现一些危险现象，如岩石爆炸，因此，在进行实际深埋之前需要对地质情况进行全面详细的勘察，并在掌握整个地质概况的基础上采取有效的防爆和治理措施，确保在爆炸出现后能够及时的采取有效措施进行处理。有研究显示，目前最适合在各个地形中使用的隧洞埋深布置方式为变纵坡处理方式，也就是指隧洞的不同的施工支洞使用不同的纵坡度。使用该方式能够解决地下水自流、斜洞出渣、雪山准侧等问题。比较典型的有云南普度河的某水电站工程。该工程将整个隧洞分为三个不同的纵坡，三个依次为0.4%、1.1%、7.7%。该布置方式能够同时满足降低施工难度和具备最小盖层厚度的要求，符合水利工程最大经济效益的要求。
②隧洞施工支洞设置。隧洞施工支洞指的是为了更好更快的完成隧道施工而从地面合适部位向主隧洞施工的开挖的辅助隧洞。由于隧洞施工支洞是作为主隧洞的一个辅助通道，因此其设置必须是能够在不影响整个隧洞施工的前提下顺利进行。通常情况下，隧洞支洞数量和位置的确定需要在充分了解整个隧洞性质的前提下才能够确定，大型的隧洞需要布置的支洞数量也越多，支洞位置对于施工的重要性也越来越明显，所以，所有的支洞布置均完全符合地质因素的要求。通常支洞的进洞口位置多选择在一些比较容易开挖的地段，如山凹处，能够减少开挖时间且难度也比较小。由于开挖过程中会有存在残渣物质，因此需要考虑到出渣的问题，每一个支洞的单头掘进长度应该要<2 km，如某水电站设置有6个施工支洞，从第一个支洞到第六个支洞间距分别有均没有超过2 km。另外，需要注意的是支洞施工应该与整个隧洞施工处在同一时间段，也就是支洞施工必须紧追整体隧洞施工之后。一般而言，进水口处需不需要设置施工支洞时按照实际的隧洞施工设计要求而定，有些水电工程不需要设置，有些工程却需要设置，如虎牙河某水电站则需要设置。
③冲沟问题布置。冲沟指的是间断性的流水长期不断冲刷地表而形成的沟槽，这种沟槽属于自然作用的结果，相对比较少见。水工隧洞线路布置过程中通常情况下都会遇见一些冲沟，冲沟的危害有大有小。有些冲沟由于内部还含有断层或者蚀变带等地段，若在这些地方施工将非常有可能造成施工无法顺利完成，甚至存在安全威胁，因此，在碰见有冲沟问题的地段时必须要对做好跨沟处理，通过对冲沟的性质，有可能出现的危害等进行全面的了解，然后进行跨沟布置。目前，解决冲沟问题主要是使用平面转弯然后绕开、利用管桥避开、通过增加埋深方式避开冲沟的方式来处理。如云南某一处水电站在进行水工隧洞线路布置时遇见一条沖沟，该冲沟的坡度比较小，设计人员根据这个特点设计出几种解决方法：一是通过增加埋深的方式，但是若要避开整个冲沟那么埋深的增加的幅度比较大，这种情况下会延长施工周期和加大成本投入，相对不可行。二是将隧洞进行增长，然后再隧洞中设置一个支洞辅助施工，但是该方式操作起来比较复杂，投入也比较多，所以不可行。三是使用跨沟方案，即在冲沟部位开挖，然后将准备好的钢管埋到河床以内作为支撑，钢管全场有250 m左右距离。通过该方式即避免了大动工带来的大成本投入，还起到了稳定隧洞地基的作用。 ④隧洞的平面转弯点布置。由于水工隧洞线路设计需要，一般均会需要进行平面转弯，因此也就不可避免的需要对平面转弯点进行布置。由于受地质条件的影响，隧洞进行平面转弯时其施工难度要远远大于正常的施工，若施工过程中不小心碰见断层或者冲沟时就会严重影响整个工程施工，施工难度加大直接导致成本和风险增加。因此，在进行平面转弯点设置时需要对转弯点需要在充分分析当地地质结构的基础上才能够开始设计，且所有的平面转弯点应该与地质结构形成一个适度交角，如此才能够保证线路布置与地质构造一致，防止冲突出现。如四川某水电站在进行水工隧洞施工中，需要进行平面转弯施工，转弯点总计有7个，每一个转弯点具有不同的作用，具体为第一个转弯点主要是作为进出口使用、第二和第四个转弯点作为跨越冲沟的主要结构、第三和第五个转弯点是作为布置六个支洞的据点，第六个转弯点则是在最小盖层厚度要求下进行设置的一个点，最后一个转弯点是作为布置调压井的主要据点，在这几个转弯点中间还需要进行6个支洞的施工。技术人员通过分析该隧洞的具体位置确定该隧洞的平面弯角角度应该要<60°，整个弯角的半径必须要大于洞泾的5倍以上。这样设计主要是考虑到断层、冲沟、支洞以及调压井等施工需要。当所有设计完成，且施工人员在地质勘查人员确定无危险后根据设计图纸进行施工，能够最大限度的保证平面转弯点的安全。
⑤隧洞周边建筑物布置。一般而言，水工隧洞线路布置不可避免的会与一些建筑物接触，由于很多建筑物均有其存在的价值，因此在实际布置过程中需要充分了解线路通过地区的建筑物，想尽各种办法尽量不要与建筑物相碰触或者避开建筑物布置。主要是因为若线路布置过程中与周边建筑物产生联系，势必要与当地的政府和居民进行大幅度的调试，增加工程成本投入的同时有可能还会引起居民的不满，发生纠纷，影响线路布置工作。但是如果一定需要通过建筑物，那么就要最好各个方面的协调工作，如浙江某电站在进行水工隧洞线路布置时碰见当地一座寺庙，需要在寺庙下方开发隧洞，但是居民认为该寺庙是一个重要风水宝地，不允许挖开，所以针对这种情况隧洞工程队只能够另寻方案，通过绕道附近另外的地方进行开挖。可见，水工隧洞线路布置过程中需要充分考虑到周边建筑布置的处理问题，只有协调好各方关系，才能够保障隧洞线路布置工作的顺利进行。
3 结 语
从以上研究可知，水工隧洞是水利水电工程一个非常重要的组成部分，其线路布置更是一个非常重要的内容，通过解决线路布置中常见的各种问题，如隧洞遇见不可侵犯建筑物、隧洞遇见平面转弯点以及隧洞需跨越冲沟等问题，才能够真正保证整个线路布置工程结构科学合理，满足工程需要，更好的促进工程的运行和发展。
参考文献：
[1] 罗友兵.甲米一级水电站引水隧洞线路布置的关键技术浅析[J].四川水利，2010，（3）：198-199.
[2] 张泽辉.水工隧洞线路布置的关键技术分析[J].水利水电技术，2010，（1）：312-314.
[3] 李效泉，闫红梅，张群波，等.水工隧洞衬砌结构作用的探讨[A].第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C].北京：《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社，2000.
[4] 肖阳，马震岳.水工压力隧洞设计与计算方法研究[J].水电能源科，2004，（2）：216-218.
[5] 孫笑，赵明阶.岩溶对水工隧洞围岩稳定性的影响及研究进展[J].科技传播，2010，（13）：
[6] 陈洪彬，邢立军.关于水工隧洞的布置与线路选择浅析[J].吉林农业C版，2012，（8）：101-106.
关键词：水工隧洞线路布置；关键技术；设计
中图分类号：TV554 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）08-0156-02
随着现代社会的不断发展，人们对水电的需求也不断增加，各个地方不同规模的水电水利工程得以建起，成为促进社会发展的一个重要组成部分。同时，随着水利电力的快速发展，作为其重要组成部分的水工隧洞逐渐在各种发电、供水共出现并广泛运用，而作为水工隧洞设计中一个非常关键内容的线路布置更是受到重视，主要原因在于线路布置在很大程度上与水利水电工程的造价、运行以及工期方面存在利害关系，若处理不当将直接影响整个水利水电工程的经济效益问题。本文通过对水工隧洞线路布置的几个主要关键技术进行深入探讨，旨在更好的了解这些关键技术的实际处理问题概况，从而更好的运用在实践中。
1 水工隧洞线路布置的重要内容及施工要求
①重要内容。从水工隧洞本身性质可知，其线路一般不会在环境条件很好的空旷地区布置，而是要深入到水下和地下洞内布置，因此也就不可避免的会受到各种内部和外部因素影响，也就导致了其必须涉及到多个方面的关键技术，目前水工隧洞线路布置中几个最重要的关键技术有隧洞埋深布置技术、隧洞支洞设置技术、冲沟问题布置技术、隧洞的平面转弯点布置技术以及隧洞周边建筑物布置技术。这几个关键技术一同支撑水工隧洞线路布置工程形成，是保障整个水利水电工程顺利完成试用和运行的关键环节。
②施工要求。由于水工隧洞直接关系到整个工程的造价和运行问题，因此对其进行科学合理施工，充分利用各种力学之间的作用，保证整个线路布置能够最大限度的满足工程运行的要求，是水工隧洞线路布置的出发点和目的。研究显示，水工隧洞线路布置必须要符合以下几个要求，如此才能够真正满足实际施工要求：线路必须要与地质结构相交，且要成为一个大的交角；线路布置的地方水流条件一定要优越且线路布置不会对水头产生较大影响；线路布置中，最短的线应该为轴线部分；线路布置位置应该能够确保具有有利于支洞施工的条件；线路布置时应该最大限度的减少对周边建筑物的损害。
2 水工隧洞线路主要需要处理的问题
①隧洞埋深布置。隧洞埋深指的是隧洞的整个开挖断面的最顶部到地面的最短距离。一般而言隧洞埋深越大，那么也就意味着该地段的地质条件比较好，开挖会遇到的绕沟线过程的问题也可以得到解决。但是，不是隧洞埋深越大越好，埋深越大也就意味着需要承受的内水压力越大，需要进行更高强度的通风或者排水等工作，因此也就会要加大工程投入，若埋深较大取得的优势小于需要付出的投入力度，那么将会得不偿失。所以，实际的埋深应该是在确保隧洞具有最小盖层厚度的基础上的一个比较合理的值。由于隧洞深埋过程中有可能出现一些危险现象，如岩石爆炸，因此，在进行实际深埋之前需要对地质情况进行全面详细的勘察，并在掌握整个地质概况的基础上采取有效的防爆和治理措施，确保在爆炸出现后能够及时的采取有效措施进行处理。有研究显示，目前最适合在各个地形中使用的隧洞埋深布置方式为变纵坡处理方式，也就是指隧洞的不同的施工支洞使用不同的纵坡度。使用该方式能够解决地下水自流、斜洞出渣、雪山准侧等问题。比较典型的有云南普度河的某水电站工程。该工程将整个隧洞分为三个不同的纵坡，三个依次为0.4%、1.1%、7.7%。该布置方式能够同时满足降低施工难度和具备最小盖层厚度的要求，符合水利工程最大经济效益的要求。
②隧洞施工支洞设置。隧洞施工支洞指的是为了更好更快的完成隧道施工而从地面合适部位向主隧洞施工的开挖的辅助隧洞。由于隧洞施工支洞是作为主隧洞的一个辅助通道，因此其设置必须是能够在不影响整个隧洞施工的前提下顺利进行。通常情况下，隧洞支洞数量和位置的确定需要在充分了解整个隧洞性质的前提下才能够确定，大型的隧洞需要布置的支洞数量也越多，支洞位置对于施工的重要性也越来越明显，所以，所有的支洞布置均完全符合地质因素的要求。通常支洞的进洞口位置多选择在一些比较容易开挖的地段，如山凹处，能够减少开挖时间且难度也比较小。由于开挖过程中会有存在残渣物质，因此需要考虑到出渣的问题，每一个支洞的单头掘进长度应该要<2 km，如某水电站设置有6个施工支洞，从第一个支洞到第六个支洞间距分别有均没有超过2 km。另外，需要注意的是支洞施工应该与整个隧洞施工处在同一时间段，也就是支洞施工必须紧追整体隧洞施工之后。一般而言，进水口处需不需要设置施工支洞时按照实际的隧洞施工设计要求而定，有些水电工程不需要设置，有些工程却需要设置，如虎牙河某水电站则需要设置。
③冲沟问题布置。冲沟指的是间断性的流水长期不断冲刷地表而形成的沟槽，这种沟槽属于自然作用的结果，相对比较少见。水工隧洞线路布置过程中通常情况下都会遇见一些冲沟，冲沟的危害有大有小。有些冲沟由于内部还含有断层或者蚀变带等地段，若在这些地方施工将非常有可能造成施工无法顺利完成，甚至存在安全威胁，因此，在碰见有冲沟问题的地段时必须要对做好跨沟处理，通过对冲沟的性质，有可能出现的危害等进行全面的了解，然后进行跨沟布置。目前，解决冲沟问题主要是使用平面转弯然后绕开、利用管桥避开、通过增加埋深方式避开冲沟的方式来处理。如云南某一处水电站在进行水工隧洞线路布置时遇见一条沖沟，该冲沟的坡度比较小，设计人员根据这个特点设计出几种解决方法：一是通过增加埋深的方式，但是若要避开整个冲沟那么埋深的增加的幅度比较大，这种情况下会延长施工周期和加大成本投入，相对不可行。二是将隧洞进行增长，然后再隧洞中设置一个支洞辅助施工，但是该方式操作起来比较复杂，投入也比较多，所以不可行。三是使用跨沟方案，即在冲沟部位开挖，然后将准备好的钢管埋到河床以内作为支撑，钢管全场有250 m左右距离。通过该方式即避免了大动工带来的大成本投入，还起到了稳定隧洞地基的作用。 ④隧洞的平面转弯点布置。由于水工隧洞线路设计需要，一般均会需要进行平面转弯，因此也就不可避免的需要对平面转弯点进行布置。由于受地质条件的影响，隧洞进行平面转弯时其施工难度要远远大于正常的施工，若施工过程中不小心碰见断层或者冲沟时就会严重影响整个工程施工，施工难度加大直接导致成本和风险增加。因此，在进行平面转弯点设置时需要对转弯点需要在充分分析当地地质结构的基础上才能够开始设计，且所有的平面转弯点应该与地质结构形成一个适度交角，如此才能够保证线路布置与地质构造一致，防止冲突出现。如四川某水电站在进行水工隧洞施工中，需要进行平面转弯施工，转弯点总计有7个，每一个转弯点具有不同的作用，具体为第一个转弯点主要是作为进出口使用、第二和第四个转弯点作为跨越冲沟的主要结构、第三和第五个转弯点是作为布置六个支洞的据点，第六个转弯点则是在最小盖层厚度要求下进行设置的一个点，最后一个转弯点是作为布置调压井的主要据点，在这几个转弯点中间还需要进行6个支洞的施工。技术人员通过分析该隧洞的具体位置确定该隧洞的平面弯角角度应该要<60°，整个弯角的半径必须要大于洞泾的5倍以上。这样设计主要是考虑到断层、冲沟、支洞以及调压井等施工需要。当所有设计完成，且施工人员在地质勘查人员确定无危险后根据设计图纸进行施工，能够最大限度的保证平面转弯点的安全。
⑤隧洞周边建筑物布置。一般而言，水工隧洞线路布置不可避免的会与一些建筑物接触，由于很多建筑物均有其存在的价值，因此在实际布置过程中需要充分了解线路通过地区的建筑物，想尽各种办法尽量不要与建筑物相碰触或者避开建筑物布置。主要是因为若线路布置过程中与周边建筑物产生联系，势必要与当地的政府和居民进行大幅度的调试，增加工程成本投入的同时有可能还会引起居民的不满，发生纠纷，影响线路布置工作。但是如果一定需要通过建筑物，那么就要最好各个方面的协调工作，如浙江某电站在进行水工隧洞线路布置时碰见当地一座寺庙，需要在寺庙下方开发隧洞，但是居民认为该寺庙是一个重要风水宝地，不允许挖开，所以针对这种情况隧洞工程队只能够另寻方案，通过绕道附近另外的地方进行开挖。可见，水工隧洞线路布置过程中需要充分考虑到周边建筑布置的处理问题，只有协调好各方关系，才能够保障隧洞线路布置工作的顺利进行。
3 结 语
从以上研究可知，水工隧洞是水利水电工程一个非常重要的组成部分，其线路布置更是一个非常重要的内容，通过解决线路布置中常见的各种问题，如隧洞遇见不可侵犯建筑物、隧洞遇见平面转弯点以及隧洞需跨越冲沟等问题，才能够真正保证整个线路布置工程结构科学合理，满足工程需要，更好的促进工程的运行和发展。
参考文献：
[1] 罗友兵.甲米一级水电站引水隧洞线路布置的关键技术浅析[J].四川水利，2010，（3）：198-199.
[2] 张泽辉.水工隧洞线路布置的关键技术分析[J].水利水电技术，2010，（1）：312-314.
[3] 李效泉，闫红梅，张群波，等.水工隧洞衬砌结构作用的探讨[A].第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C].北京：《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社，2000.
[4] 肖阳，马震岳.水工压力隧洞设计与计算方法研究[J].水电能源科，2004，（2）：216-218.
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[6] 陈洪彬，邢立军.关于水工隧洞的布置与线路选择浅析[J].吉林农业C版，2012，（8）：101-106.