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摘 要：近年来随着国家经济的稳步发展，大量大型的水利工程项目提上议程。而在水利工程施工过程中，隧洞工程由于受到地质环境以及施工条件等因素的影响，存在极大的安全隐患。因此隧洞工程施工长期以来被视为水利工程的重点建设管控对象。本文就笔者多年的水利水电工程设计和管理工作经验，探讨隧洞工程施工中的技术难点以及应对措施，希望可以为相关单位提供参考借鉴。
关键词：水利；隧洞工程；施工技术
前言
随着近年来随着国家经济的稳步发展，水利行业越来越为人们所重视，如今水利工程迎来了巨大的发展契机，同时也面临着一定的挑战。随着人们对于工程质量的越来越重视，对于水利工程也提出了更高的要求。纵观国内外水利工程建设存在的差异，我国在水利隧洞地下工程施工技术等方面还需进一步改善与提高。隧洞工程项目属于地下非露天项目，受施工条件影响较高，工程施工难度较大，地质超前预报范围有限，安全性等方面存在诸多不稳定和不确定性因素，因此在开展隧洞工程施工前首先需要保证施工掌子面的安全性，其次注重工程的质量以及进度。本文依据笔者多年工作经验，浅析隧洞施工的相关技术要点。
一、水利工程隧洞类型与布置选线原则
1.1水利工程隧洞类型分析
目前，按照输水时水流性质的差异将常见的水工隧洞类型划分为无压隧洞和有压隧洞两种，前者隧洞在输水过程中水流往往不会完全充满自由表面，而后者隧洞则会完全充满整个自由表面。通常，我们将水利工程隧洞划分为进口段、洞身以及出口段几个部分。其中进口段主要安置拦污设施以及闸门等，主要形式有竖井式、塔式以及斜坡式几种；洞身部分则依据水流情况、围岩地质条件与施工的环境确定其断面型式。有压隧洞断面通常选用圆型或者马蹄型，无压隧洞则主要由圆型、城门洞型、矩型以及马蹄型等多个形状。
1.2隧洞选线原则
实际隧洞的选线受到多方面因素的影响，工程地质环境、水文地质条件以及施工方法、施工工艺等均会对选线带来一定影响。根据笔者多年设计施工经验，在进行水工隧洞选线时秉持以下几个原则即可有效规避大部分潜在问题。首先在选线时应当尽量避开地质环境相对较差地段，比如避开山岩压力大、地下水位较高、漏水严重的岩石层与断层等，此外对于破碎带与潜在发生滑坡地段同样应当进行适当规避。而当隧洞轴线与岩层面和主要节理裂缝相交错时，应当尽可能选择较大夹角的线路。对于隧洞路线选择首先考虑短且尽量直线路径，其不但可以减少工程量和施工费用，同时可以有效减少水头损失。如若由于地形、地质环境以及其他原因必须对隧洞做出转弯时，其转弯的半径应当控制为不低于五倍的洞径或洞宽，确保水流平顺衔接。对于流过高速水流的无压隧洞则应当尽可能规避在平面上设置曲线段。对于隧洞进出口应当选择在岩层风化相对较浅，岩石比较坚硬完整且边坡稳定的地段，边坡无特殊要求时尽量实现早进洞、晚出洞。进出口的水流应当保持平顺，避免形成涡流等情况。若拦河坝为土石坝时，则在隧洞的进出口应当与土石坝间隔一定间距，避免水流对上游土石坝的坝坡以及下游坝脚的冲击。此外，对于隧洞应当确保一定的围岩厚度，其围岩厚度应当达到1倍左右的洞径或洞宽。山区隧洞洞身区域通常埋置较深，采取超前强支护、科学地质预报、合理的施工工序以及工程措施后对于隧洞的衬砌厚度可以适当减小。对于两个甚至多个相邻的隧洞间岩体的厚度，通常达到三倍的洞径或洞宽以上，岩体较好时可以进行适当的减小，但其最小不应当低于一倍的洞径或洞宽。对于长隧洞的洞线选择还应当考虑设置施工通风竖井施工支洞以及隧洞排水等问题，从而有助于增加开挖工作面，改善施工条件，提高施工效率，大幅缩短施工工期。
二、隧洞施工技术要点
2.1隧洞开挖要点
全断面开挖法以及导洞开挖法是目前最为常用的隧洞钻爆开挖形式。隧洞围岩的类型、断面尺寸以及机械设备等的不同，决定了不同的开挖形式。采用合理有效的开挖方法，可以大大提高施工进度，在节约工程投资的同时，还能确保工程施工质量和施工安全。
在对隧洞进出口边坡開挖时应当根据设计的洞脸开挖坡比进行施工，在整个开挖过程中应当注意对边坡的实时监测，一旦出现滑动、开裂等情况，应当适当对坡度进行放缓，并确保边坡的稳定性与施工安全性。当采用钻爆法进行隧洞开挖时，应当预先采用光面爆破。施工过程中应当编制爆破设计，依据爆破图表以及说明书要求进行施工爆破试验，并依据爆破试验结果对相关参数进行实时有效调整。此外，针对隧洞II、III类围岩可以采用全断面开挖形式，IV、V类围岩则可以首先尽量考虑全断面法开挖，其次考虑短台阶导洞法进行施工。
2.2隧洞锚杆施工
依据施工设计图纸以及围岩的实际情况对锚杆孔位进行明确，并做出清晰标记，开孔位置实际允许误差控制在10cm以内，钻孔前应当选择合适的钻头尺寸。采取先注浆后插杆的方式，钻头尺寸的大小应当比锚杆大15mm以上；采用先插杆后注浆的形式，孔口注浆过程中，钻头的直径应当比锚杆直径大25mm以上；在对孔底进行注浆时，钻头的直径则应当比锚杆大40mm以上。待钻孔结束后，应当对孔内进行清理，除去其中岩粉和积水。
对于IV、V级围岩与特殊地质围岩情况下进行隧洞开挖时，锚喷支护应紧随开挖工作面实施，应当先喷后锚再次进行喷混凝土处理。喷射混凝土厚度应当不低于50mm，锚杆施工应当在喷射混凝土完成3小时后进行。锚杆裸露在岩层外部的长度应当不超过喷射混凝土的厚度。
2.3隧洞混凝土喷射施工要点
对于喷射设备主要依据实际工程量、工程进度要求以及工艺流程设计进行选择。优先选用湿式喷射设备。湿式喷射设备所涉及到的砂料对于细度模数、含泥量以及含水量等均具有一定要求，在施工过程中应当严格把控砂料的质量。喷射开始前，应当清除开挖面的浮石和墙边角的石渣等堆积物，采用高压水对其进行冲刷，对于容易潮湿的岩层，则采用高压风对岩层进行清理。在进行混凝土喷射时，应当按照底拱、边拱再到顶拱的流程进行，喷射过程中各个流程之间的结合部位以及接缝位置应当做好妥善管理，不应当存在漏喷等情况。 实际喷头与接受喷射岩石面应当保持垂直，螺旋式喷射，喷射距离以1米左右为宜。喷射厚度控制为5cm左右为宜，实际待第一层喷射混凝土凝结后，在进行第二层的喷射，直至混凝土厚度满足设计要求。若遇到终凝时间超过一小时，则可以采用高压水枪冲刷干净后，在进行第二层的喷射工作。待喷混凝土凝结两小时后则可以进行喷水维护工作，通常工程喷混凝土凝养护时间不得低于7天，重要工程不得低于14天。当环境温度低于5度时，不应当喷水养护处理，同时应当采取适当的防冻措施。
2.4隧洞混凝土衬砌施工要点分析
依据水工隧洞开挖四周位移情况测量结果对围岩的稳定性进行判定，根据判定结论决定最终衬砌的作业时间，衬砌应当在围岩以及支护形变基本稳定的情况下进行。此外，不同隧洞的衬砌型式与隧洞断面、尺寸大小、运行条件以及围岩情况、地下水分布情况、内水压力等因素密切相关。衬砌的形式通常由素混凝土衬砌、单层钢筋混凝土衬砌以及双层钢筋混凝土衬砌等多种。当隧洞需要穿过断层、破碎带以及竖井交接位置时出现相对较大的位移情况，混凝土衬砌则需要加厚并设置横向变形缝；围岩的地质情况较为稳定时，只需要设置施工缝即可。依据浇筑技术水平以及温度收缩等情况，设置沿洞线的分段长度，通常选用6～12米的底拱以及边拱，针对顶拱的环向缝则不允许错开。
2.5隧洞塌方处理与防尘通风处理
当隧洞发生塌方事故时，应当对其周围进行详细调查，对隧洞现状、塌穴地质条件、地下水活动情况等进行详查明确，探究其塌方诱发原因并对塌方进行归类，最终确定有效处理方案。水利工程隧洞的塌方应当依据发生的位置、整个塌方的规模以及地质条件等，优先采用治塌先治水、治塌先加强的原则进行隧洞塌方处理，对未发生塌方部位进行加固处理，避免塌方的进一步扩大，可采用喷锚支护、固结灌浆、大管棚支护等形式进行塌方的处理。
对于地表塌陷以及裂缝，应当选用不透水的粘土进行夯实处理，并开挖截水沟，避免地表水下渗至塌穴以及塌渣体内。当塌方冒顶时，则应当在塌穴口地表周边开挖排水沟，并加设棚子对穴顶进行遮挡，避免雨水进一步渗入。在隧洞施工时应当采取有效足量的通风、洒水降尘措施，做好个人防护措施，定期对扬尘以及有害气体进行检测，采取及时有效的管控措施。
三、结束语
水利工程隧洞的施工受到多方面因素的影響，不同的施工条件以及地质环境等决定了不同的施工技术以及施工方案。在进行隧洞开挖施工时，应当秉持强支护弱衬砌原则，规避潜在隐患的发生。对于施工队伍应当注重对施工安全意识的培训，确保工程安全按时完成。
参考文献
[1]高仝.水工隧洞设计方法研究[J].黑龙江水利科技，2017（6）：73-74+93.
[2]中华人民共和国水利行业标准《水工隧洞设计规范》（SL279-2016）
[3]师华永.浅议水利工程隧洞施工技术及处理措施[J].居业，2017（11）：134-134.
[4]梁尊源.浅谈水利隧洞工程的开挖施工及其塌方处理[J].建筑工程技术与设计，2017（5）.
[5]刘何辉.浅谈水利水电工程隧洞实施要点[J].商品与质量，2017（17）.
[6]王伟平.浅谈水利工程隧洞施工管理[J].工程技术：文摘版，2017（1）：00077-00077.
（作者单位：云南省滇中引水工程建设管理局大理分局）
关键词：水利；隧洞工程；施工技术
前言
随着近年来随着国家经济的稳步发展，水利行业越来越为人们所重视，如今水利工程迎来了巨大的发展契机，同时也面临着一定的挑战。随着人们对于工程质量的越来越重视，对于水利工程也提出了更高的要求。纵观国内外水利工程建设存在的差异，我国在水利隧洞地下工程施工技术等方面还需进一步改善与提高。隧洞工程项目属于地下非露天项目，受施工条件影响较高，工程施工难度较大，地质超前预报范围有限，安全性等方面存在诸多不稳定和不确定性因素，因此在开展隧洞工程施工前首先需要保证施工掌子面的安全性，其次注重工程的质量以及进度。本文依据笔者多年工作经验，浅析隧洞施工的相关技术要点。
一、水利工程隧洞类型与布置选线原则
1.1水利工程隧洞类型分析
目前，按照输水时水流性质的差异将常见的水工隧洞类型划分为无压隧洞和有压隧洞两种，前者隧洞在输水过程中水流往往不会完全充满自由表面，而后者隧洞则会完全充满整个自由表面。通常，我们将水利工程隧洞划分为进口段、洞身以及出口段几个部分。其中进口段主要安置拦污设施以及闸门等，主要形式有竖井式、塔式以及斜坡式几种；洞身部分则依据水流情况、围岩地质条件与施工的环境确定其断面型式。有压隧洞断面通常选用圆型或者马蹄型，无压隧洞则主要由圆型、城门洞型、矩型以及马蹄型等多个形状。
1.2隧洞选线原则
实际隧洞的选线受到多方面因素的影响，工程地质环境、水文地质条件以及施工方法、施工工艺等均会对选线带来一定影响。根据笔者多年设计施工经验，在进行水工隧洞选线时秉持以下几个原则即可有效规避大部分潜在问题。首先在选线时应当尽量避开地质环境相对较差地段，比如避开山岩压力大、地下水位较高、漏水严重的岩石层与断层等，此外对于破碎带与潜在发生滑坡地段同样应当进行适当规避。而当隧洞轴线与岩层面和主要节理裂缝相交错时，应当尽可能选择较大夹角的线路。对于隧洞路线选择首先考虑短且尽量直线路径，其不但可以减少工程量和施工费用，同时可以有效减少水头损失。如若由于地形、地质环境以及其他原因必须对隧洞做出转弯时，其转弯的半径应当控制为不低于五倍的洞径或洞宽，确保水流平顺衔接。对于流过高速水流的无压隧洞则应当尽可能规避在平面上设置曲线段。对于隧洞进出口应当选择在岩层风化相对较浅，岩石比较坚硬完整且边坡稳定的地段，边坡无特殊要求时尽量实现早进洞、晚出洞。进出口的水流应当保持平顺，避免形成涡流等情况。若拦河坝为土石坝时，则在隧洞的进出口应当与土石坝间隔一定间距，避免水流对上游土石坝的坝坡以及下游坝脚的冲击。此外，对于隧洞应当确保一定的围岩厚度，其围岩厚度应当达到1倍左右的洞径或洞宽。山区隧洞洞身区域通常埋置较深，采取超前强支护、科学地质预报、合理的施工工序以及工程措施后对于隧洞的衬砌厚度可以适当减小。对于两个甚至多个相邻的隧洞间岩体的厚度，通常达到三倍的洞径或洞宽以上，岩体较好时可以进行适当的减小，但其最小不应当低于一倍的洞径或洞宽。对于长隧洞的洞线选择还应当考虑设置施工通风竖井施工支洞以及隧洞排水等问题，从而有助于增加开挖工作面，改善施工条件，提高施工效率，大幅缩短施工工期。
二、隧洞施工技术要点
2.1隧洞开挖要点
全断面开挖法以及导洞开挖法是目前最为常用的隧洞钻爆开挖形式。隧洞围岩的类型、断面尺寸以及机械设备等的不同，决定了不同的开挖形式。采用合理有效的开挖方法，可以大大提高施工进度，在节约工程投资的同时，还能确保工程施工质量和施工安全。
在对隧洞进出口边坡開挖时应当根据设计的洞脸开挖坡比进行施工，在整个开挖过程中应当注意对边坡的实时监测，一旦出现滑动、开裂等情况，应当适当对坡度进行放缓，并确保边坡的稳定性与施工安全性。当采用钻爆法进行隧洞开挖时，应当预先采用光面爆破。施工过程中应当编制爆破设计，依据爆破图表以及说明书要求进行施工爆破试验，并依据爆破试验结果对相关参数进行实时有效调整。此外，针对隧洞II、III类围岩可以采用全断面开挖形式，IV、V类围岩则可以首先尽量考虑全断面法开挖，其次考虑短台阶导洞法进行施工。
2.2隧洞锚杆施工
依据施工设计图纸以及围岩的实际情况对锚杆孔位进行明确，并做出清晰标记，开孔位置实际允许误差控制在10cm以内，钻孔前应当选择合适的钻头尺寸。采取先注浆后插杆的方式，钻头尺寸的大小应当比锚杆大15mm以上；采用先插杆后注浆的形式，孔口注浆过程中，钻头的直径应当比锚杆直径大25mm以上；在对孔底进行注浆时，钻头的直径则应当比锚杆大40mm以上。待钻孔结束后，应当对孔内进行清理，除去其中岩粉和积水。
对于IV、V级围岩与特殊地质围岩情况下进行隧洞开挖时，锚喷支护应紧随开挖工作面实施，应当先喷后锚再次进行喷混凝土处理。喷射混凝土厚度应当不低于50mm，锚杆施工应当在喷射混凝土完成3小时后进行。锚杆裸露在岩层外部的长度应当不超过喷射混凝土的厚度。
2.3隧洞混凝土喷射施工要点
对于喷射设备主要依据实际工程量、工程进度要求以及工艺流程设计进行选择。优先选用湿式喷射设备。湿式喷射设备所涉及到的砂料对于细度模数、含泥量以及含水量等均具有一定要求，在施工过程中应当严格把控砂料的质量。喷射开始前，应当清除开挖面的浮石和墙边角的石渣等堆积物，采用高压水对其进行冲刷，对于容易潮湿的岩层，则采用高压风对岩层进行清理。在进行混凝土喷射时，应当按照底拱、边拱再到顶拱的流程进行，喷射过程中各个流程之间的结合部位以及接缝位置应当做好妥善管理，不应当存在漏喷等情况。 实际喷头与接受喷射岩石面应当保持垂直，螺旋式喷射，喷射距离以1米左右为宜。喷射厚度控制为5cm左右为宜，实际待第一层喷射混凝土凝结后，在进行第二层的喷射，直至混凝土厚度满足设计要求。若遇到终凝时间超过一小时，则可以采用高压水枪冲刷干净后，在进行第二层的喷射工作。待喷混凝土凝结两小时后则可以进行喷水维护工作，通常工程喷混凝土凝养护时间不得低于7天，重要工程不得低于14天。当环境温度低于5度时，不应当喷水养护处理，同时应当采取适当的防冻措施。
2.4隧洞混凝土衬砌施工要点分析
依据水工隧洞开挖四周位移情况测量结果对围岩的稳定性进行判定，根据判定结论决定最终衬砌的作业时间，衬砌应当在围岩以及支护形变基本稳定的情况下进行。此外，不同隧洞的衬砌型式与隧洞断面、尺寸大小、运行条件以及围岩情况、地下水分布情况、内水压力等因素密切相关。衬砌的形式通常由素混凝土衬砌、单层钢筋混凝土衬砌以及双层钢筋混凝土衬砌等多种。当隧洞需要穿过断层、破碎带以及竖井交接位置时出现相对较大的位移情况，混凝土衬砌则需要加厚并设置横向变形缝；围岩的地质情况较为稳定时，只需要设置施工缝即可。依据浇筑技术水平以及温度收缩等情况，设置沿洞线的分段长度，通常选用6～12米的底拱以及边拱，针对顶拱的环向缝则不允许错开。
2.5隧洞塌方处理与防尘通风处理
当隧洞发生塌方事故时，应当对其周围进行详细调查，对隧洞现状、塌穴地质条件、地下水活动情况等进行详查明确，探究其塌方诱发原因并对塌方进行归类，最终确定有效处理方案。水利工程隧洞的塌方应当依据发生的位置、整个塌方的规模以及地质条件等，优先采用治塌先治水、治塌先加强的原则进行隧洞塌方处理，对未发生塌方部位进行加固处理，避免塌方的进一步扩大，可采用喷锚支护、固结灌浆、大管棚支护等形式进行塌方的处理。
对于地表塌陷以及裂缝，应当选用不透水的粘土进行夯实处理，并开挖截水沟，避免地表水下渗至塌穴以及塌渣体内。当塌方冒顶时，则应当在塌穴口地表周边开挖排水沟，并加设棚子对穴顶进行遮挡，避免雨水进一步渗入。在隧洞施工时应当采取有效足量的通风、洒水降尘措施，做好个人防护措施，定期对扬尘以及有害气体进行检测，采取及时有效的管控措施。
三、结束语
水利工程隧洞的施工受到多方面因素的影響，不同的施工条件以及地质环境等决定了不同的施工技术以及施工方案。在进行隧洞开挖施工时，应当秉持强支护弱衬砌原则，规避潜在隐患的发生。对于施工队伍应当注重对施工安全意识的培训，确保工程安全按时完成。
参考文献
[1]高仝.水工隧洞设计方法研究[J].黑龙江水利科技，2017（6）：73-74+93.
[2]中华人民共和国水利行业标准《水工隧洞设计规范》（SL279-2016）
[3]师华永.浅议水利工程隧洞施工技术及处理措施[J].居业，2017（11）：134-134.
[4]梁尊源.浅谈水利隧洞工程的开挖施工及其塌方处理[J].建筑工程技术与设计，2017（5）.
[5]刘何辉.浅谈水利水电工程隧洞实施要点[J].商品与质量，2017（17）.
[6]王伟平.浅谈水利工程隧洞施工管理[J].工程技术：文摘版，2017（1）：00077-00077.
（作者单位：云南省滇中引水工程建设管理局大理分局）