水电站引水隧洞开挖及支护施工技术李毅

水电站引水隧洞开挖及支护施工技术李毅
发布时间：2021-09-10T07:44:06.151Z 来源：《基层建设》2021年第17期作者：李毅
[导读] 摘要：在当前时代背景下，人们逐渐提高了对水利水电工程的重视度。

中国安能集团第二工程局有限公司厦门分公司福建厦门 361021
摘要：在当前时代背景下，人们逐渐提高了对水利水电工程的重视度。

此类工程通常较为复杂，属于综合类工程。

其中最为重要的一个环节便是引水隧洞，施工人员需要采用最为合理的开凿方式，才能保证工程效果。

为此，施工团队就要提高重视度，结合具体情况，有效调整，进而提升工程水平。

关键词：水电站；引水隧洞；开挖及支护施工技术
引言
在水电站建设过程中，引水隧洞能够提高水电站的工作效率，降低施工成本，是水电站水工建筑物的关键。

由于引水隧洞的开挖和施工过程具有较高的技术含量，因此，在实际设计中，若能够缩短引水道线，则可以实现更为节能和高效的引水隧洞施工，为后期水电站实现经济效益提供有力保障。

1水电站引水隧洞概述
水电站利用水的重力势能转化为动能实现发电，在重力势能转化为动能的过程中，水会推动水轮机作业，水轮机旋转带动发电机组发电，在这一过程中产生电能。

引水隧洞在此发挥了重要作用，它将上游的流水引到水轮的转动区域，起到通道的作用。

引水隧洞施工有很多原则，比如洞线长度要尽量短，弯道的数量要尽可能少，上下游的水流必须要保证无缝连接。

在进行引水隧洞施工的过程中，需要注意的要点有：①由于引水隧洞所处的施工区域比较狭小，水电站建设位置几乎处在有较大落差的山峰之间，对施工的约束较大，加上引水隧洞处于山体内部，这更加限制施工的进行，给工程建设增加了很多不稳定因素。

②在山体内进行引水隧洞建设，还要考虑到山体的不同，有些山体土质并不适合建设引水隧洞，施工之前要对山体环境进行周全的考察，综合考虑土质、环境、地貌等因素的影响，避免在施工过程中引发不必要的问题。

2工程概况
某水电站工程项目引水隧洞总长度为6049m，纵坡为4‰，开挖断面设计为马蹄形，底宽2.5m，洞高3.0m。

隧洞采用钢筋混凝土衬砌，衬砌混凝土厚度0.3m。

在高程2268.7m处设置简单圆筒式调压井，设计开挖断面为圆形，直径为6.0m，并用连接管与引水道连接，连接管开挖内径4.0m，均采用厚0.5m钢筋混凝土衬砌。

3水电站引水隧洞开挖及支护施工技术
3.1开挖施工技术
3.1.1进口渐变段和V类围岩开挖方式
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。

3.1.2 IV类围岩开挖方式
IV类围岩地质条件欠佳，对成洞施工水平提出较高的要求，开挖及支护期间应充分考虑岩石露出的情况。

结合现场作业条件最终采取上下台阶法，其中上台阶开挖高度设为4.5m，除此之外的其它部分均为下台阶。

上下台阶的钻爆施工存在一定的差异，上台阶钻爆施工形成楔形掏槽，以光面爆破的方式来开展周边区域的爆破。

而下台阶是以V型抽槽作业方式来进行作业，对称起爆。

选择乳化炸药作为爆破材料，并用竹片绑扎光爆孔，如果孔内有积水应将积水全部排出后再装填炸药，具体的装填起爆方式选择用非电毫秒雷管起爆。

3.2支护施工技术
3.2.1新奥法支护施工技术
对于混凝土泵支护，通常又称作是混凝土传输泵支护形式。

原理则是工作人员通过对设备进行应用，对混凝土展开持续传输，传输通道实际由两部分构成，分别是冲天尾管以及导管。

在传输工作结束之后，再依靠压力的方式，让混凝土进入到模板之中，到这一阶段，浇筑工作正式结束。

在这一过程之中，实际需要考虑的内容有很多。

其一，工作人员的个人安全不能受到威胁，项目必须具备较高的质量，在将混凝土传入到仓内之后，要及时将里面的工具全部撤出来，在浇筑到和员工个人身高相同的高度时，工作人员就需要离原有的施工区
域。

为了提升施工的效率，在浇筑工作结束后，工作人员需要选择一些功率偏大的混凝土泵，以此提升综合效率。

不仅如此，在使用泵机的时候，必须保住管道内部时刻维持着畅通的状态，促使开挖工作和支护工作能够一齐进行，以防泵机受到任何影响，出现窝工情况，对岩体结构造成不必要的破坏。

3.2.2混凝土泵支护施工技术
新奥法支护，通常又能称作是“锚喷构筑法”。

该方法主要基于原有的泵隧洞支护法，对其进一步创新，使得稳固效果以及保护效果得到有效提升。

原理则是基于岩体本身的特点，逐步建立一个具有稳定性且处于密闭状态的空间，以此起到约束的效果，之后再使用混凝土喷锚，使得周围岩体、混凝土和锚杆部分具有稳固结构。

正是这一情况，新奥法对混凝土自身的机能有着非常高的要求，岩体结构也要达到规定标准。

该方法的施工特点为4类，分别是时效性、封闭性、粘结性以及柔性。

四类特点共同结合，促使整体结构变得非常稳定，为施工开展带来了诸多便利。

3.2.3被动防护网施工技术
引水隧洞1#~3#施工支洞洞口上方为了预防落石，保证施工安全开展，布设了被动防护网，其相应施工方法如下：
（1）保证基座安装状态平整并控制顶面高度，基座应超出地面10cm以上，并且要让下支撑与地面尽可能接触。

通常情况下，基座安装要根据不同坡角来选择施工方案，如果坡角≤45°，将基座面控制在水平状态即可；而坡角＞45°应将基座向外倾斜15°。

根据实际情况可以发现，该引水隧道地质环境好、岩石层坚硬，基座安装时需加强对基座面的检查，保证其所处位置的合理性。

控制好基座面与系统立面的夹角，该值必须始终在30°以内。

（2）通过拉锚绳灵活调节钢柱方向，保证拉锚绳具有稳定性，可通过绳卡固定且数量至少要达到4个，根据实际情况调整减压环的安装位置，其与钢柱顶的间距应稳定在0.5~1m。

（3）在完成上述安装后处理剩余区域的支撑绳，保证同一位置的两根支撑绳能够穿入挂座，利用绳卡来进行固定。

保证减压环与钢柱间距合理，将间距控制在0.5m，若有特殊需求可在同一侧增设一个减压环。

（4）保证钢丝绳网铺挂与缝合钢丝绳网联结合理，在支撑绳或者是周边网的附近进行联结，并且避免与钢柱联结。

在两根并接绳联结过程中，要保证缝合绳与支撑绳（无减压环）充分缠绕。

结语
简而言之，水电站工程的建设，不仅能够促进国家社会经济，确保各行各业的稳定发展，更是有利于维护社会稳定，为人民的日常生活提供有利的条件。

因此，水电站工程的建设质量也十分重要。

作为该工程的主要环节，引水隧洞当中的开挖和支护的施工，更是应该受到重视，有效提高水电站工程施工效率和质量的同时，实现对最低的成本投入取得更高效的建设效果，实现更大的价值。

参考文献：
[1]王路，张恒，吴建文.引水隧洞逆坡施工大流量地下水抽排技术[J].筑路机械与施工机械化，2018，35（01）：83-87.
[2]景茂贵，刘益勇，车公义，等.向家坝灌区南北总干渠首部长引水隧洞施工关键技术[J].水力发电，2019，45（03）：77-84.
[3]杜泽快.滇中引水工程输水隧洞安全监测设计原则研究[J].人民长江，，2019，50（10）：157-161，170.。