引水隧洞开挖中的常见问题及处理措施分析

引水隧洞开挖中的常见问题及处理措施分析

【摘要】:引水隧洞是水电站工程不可缺少的组成部分,本文主要论述水电站建设工程中引水隧洞进口段、洞身段、出口段在施工开挖过程中常遇到的一些常见问题及相应的处理措施。

【关键词】:引水隧洞存在问题处理措施

【内容】:在山区修建水电站工程，引水隧洞是整个工程建设不可缺少的重要组成部分之一。隧洞开挖，由于受地理环境、水文地质、工程地质等诸多因素制约，常对施工安全、工程进度、工程投资造成一定的影响。现从隧洞进口开挖、洞身开挖、出口开挖三个方面简述施工过程中常遇到的一些问题以及处理措施。

一、引水隧洞进口开挖

（1）引水隧洞进口开挖常遇到问题：

开挖坡度较陡，岩体破碎容易产生塌方，或有断层、滑坡体存在。（2）开挖前常注意以下问题：

1、滑坡体存在，应对坡面进行削坡处理；使坡面进本稳定后再开挖口；

2、在洞脸上方修排水沟，防止雨水沿裂隙渗入软弱岩体产生塌方；

3、在洞口处先先修一道明洞，从明洞进入至开挖面而进行开挖，这样即使有小量塌方，也不造成掩埋进口，并起到安全作用。

（3）处理措施：

1、开挖前修建明洞。最好修建成用钢筋砼形式，这样确保洞口上方堆积体滑落，断层滚石等飞落，这样减免了安全隐患的存在。

2、采用浅孔爆破法，短进尺、及时支护。

严格控制爆孔的装药量及爆破参数（孔径小于75mm，深度小于5m ），减少或避免隧洞周边的岩体因爆破震动过大而塌方。每次循环进尺不要太长，一般不超过2m，根据开挖的实际进度而及时的进行支护。

例：黑水县“知木林水电站引水隧洞”的洞口在开挖时遇到滑坡情况，采用了先在室外修建明洞，再采用短进尺、及时支护等方法。

3、洞口上方喷混凝土

喷射砼施工主要作用是使围岩的稳定性提高，填充岩体表面张开的裂隙，使围岩结成整体；填补不平整表面，缓和应力集中；保护岩体表面，阻止岩块松动。喷混凝土施工时，应先撬除危石，清洗岩面，然后喷一层厚约1cm的小水灰比的水泥砂浆或厚约2～3cm的富水泥混凝土。喷完上述底层后，即可分次喷混凝土，每次厚3～8cm。如同时采用锚杆，则可第一层混凝土喷完后设置，必要时还可加设钢筋网，然后再喷第二、第三层，直至达到预定设计厚度。喷混凝土衬砌的厚度一般不小于5cm，最大不宜超过20cm。

例：茂县“两河口水电站引水隧洞”的1#主洞洞口在开挖时遇到断层情况，采用了挂网、喷射砼、打锚杆等措施。网筋：间距150×150mm，Φ6mm；喷射同厚度：10cm；锚杆长度采用Φ22mm、D=3m。施工中起到了预期的效果。

4、管棚支护、超前灌浆

在隧洞进口前，沿洞脸周边钻孔，埋入钢管，钢管直径一般50mm左右，伸入岩体6～10m，间距约50cm。管内插入小导管进行固结灌浆。当破碎岩层厚度不大时也可采用锚杆，锚杆直径不能小于16mm，深如岩层长度4～6m，间距30～40cm，在锚杆周围打孔进行固结灌浆，待浆液凝固达到一定的强度后，再进行开挖。

二、引水隧洞洞身开挖

（1）引水隧洞洞身开挖常遇到问题：

围岩松散、破碎，出现断层，出现页岩层理倾角大，甚至近于垂直，层理之间有页泥夹层；地下水位高，有大量渗水、涌水现象、膨胀性地层等问题。

（2）处理措施：

1、加强施工监测

建议要求勤检查、勤观测、勤反馈的方法施工，根据所发现的问题及时采用相应的处理措施。

2、及时的对隧洞进行衬砌加固处理

采用边加固，边进尺的原理。因为此时衬砌的作用是：承受围岩压力和其他各种荷载；加固和保护围岩，使围岩长期保持稳定，免受破坏；宜采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度应根据计算和构造要求确定其最小值。但为了保证施工质量，混凝土和单层钢筋混凝土衬砌不小于25cm，双层钢筋混凝土衬砌不小于30cm，强度等级不低于C15。

例：希望水电开发有限公司开发的维城水电站，引水隧洞某段施工过程遇见页岩层，采用的是边加固，边进尺的施工措施，其设计参数：混凝

厚度30cm ,C30钢筋混凝土，单层钢筋为：Φ20、Φ18。

3、采用喷锚支护

锚杆支护是用特定形式的锚杆锚固于岩层内部，把原来不够完整的围岩固结起来，从而增加围岩的整体性和稳定性。施工中打锚杆进行固结、组合，再进行喷射砼进行封闭，增强岩体的稳定性。锚杆长度一般采用Φ22mm、D=3m,具体长度等设计会进行结构计算，喷混凝土衬砌的厚度一般不小于5cm，最大不宜超过20cm。

例：希望水电开发有限公司开发的维城水电站引水隧洞某段，因地质原因设计定位锚杆、喷射砼支护。采用锚杆长度采用Φ22mm、D=3m,喷混凝土衬砌的厚度一般不小于10cm。

4、灌浆、防渗与排水。

为了充填衬砌与围岩之间的缝隙，改善衬砌结构传力条件和减少渗漏，常对衬砌进行灌浆，一般是在衬砌施工时顶拱部分预留灌浆管，回填灌浆的范围一般在顶拱中心角90°～120°，孔距和排拒一般为4～6m，灌浆压力为200～300kpa。

5、管棚、钢支撑支护、超前灌浆

在隧洞进口前，沿洞脸周边钻孔，埋入钢管，钢管直径一般50mm左右，伸入岩体6～10m，间距约50cm。管内插入小导管进行固结灌浆。当破碎岩层厚度不大时也可采用锚杆，锚杆直径不能小于16mm，深如岩层长度4～6m，间距30～40cm，在锚杆周围打孔进行固结灌浆，待浆液凝固达到一定的强度后，再进行开挖。

（三）引水隧洞出口段开挖

水电站建设工程中，一般进口段、出口段接近，但不同的是围岩类别情况。

（1）引水隧洞进口开挖常遇到问题：

岩体破碎容易产生塌方，或有断层、滑坡体存在。

（2）处理措施：

最常见的是采用边加固，边进尺的原理，因为出口段机电设备也较多，闸门、启闭设备及安装等。因为此时衬砌的作用是：承受围岩压力和其他各种荷载；加固和保护围岩，使围岩长期保持稳定，免受破坏；宜采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度应根据计算和构造要求确定其最小值。

【结束语】: 水电站引水隧洞工程建设，因受地理环境因素制约，往往会出现一些疑难问题，为了使水电站引水隧洞开挖顺利进行，需做到：地勘工作到位，前期隧洞选线正确，施工过程中勤检查、勤观测、勤反馈等程序，对隧洞开挖过程中遇到的不同问题采取不同的施工措施，有利于工程进度，投资及确保后期的使用功能等。