水利工程隧洞施工技术探讨

水利工程隧洞施工技术探讨

发表时间：2009-08-28T08:37:24.607Z 来源：《企业技术开发(下半月)》2009年第5期供稿作者：蒋湖全,熊佐明（桂林市天力水利电力建筑安装工程公司，广西桂

[导读] 文章主要从隧洞开挖、隧洞支护与衬砌、围岩的开挖与支护、锚杆的施工技术、混凝土衬砌、喷混凝土、隧洞灌浆等几个方面

摘要：文章主要从隧洞开挖、隧洞支护与衬砌、围岩的开挖与支护、锚杆的施工技术、混凝土衬砌、喷混凝土、隧洞灌浆等几个方面，探讨隧洞施工中的技术问题。

关键词：水利工程；隧洞施工；施工技术

1隧洞开挖

隧洞进、出口的边坡开挖要按照所设计的洞脸开挖坡比进行，进、出口洞脸和两侧边坡宜避免边坡开挖，当无法避免时，要边开挖边支护；隧洞横断面的最小尺寸，一般情况下，圆形断面的内径不宜小于1.8m，非圆形断面的高度不宜小于1.8m，宽度不宜小于1.5m，可采用掘进机、架钻台车、钢模台车等较大型设备施工，但其断面尺寸应通过技术经济分析确定；为了确保施工安全及建筑物的安全，隧洞进洞之前，最好先施工洞外建筑(明洞或暗渠)，稳定洞脸及提高洞口施工的安全系数；水利工程隧洞施工规范规定，洞室开挖严禁欠挖，控制超挖，径向超挖值不大于1 0cm，且所有松散岩块要彻底清除，超挖回填必须用同标号混凝土回填，且不予计量。

2隧洞支护与衬砌

隧洞支护形式与围岩类别、隧洞的工况、隧洞的大小、开挖形式及支护的材料和设备有着密切的关系。其开挖方式一般为全断面开挖、上下台阶开挖、先导洞开挖和眼镜法开挖等多种形式。其支护手段一般为：喷混凝土、锚喷混凝土、锚网喷混凝土、锚网结合钢支撑（或格栅钢架）喷混凝土、混凝土衬砌、钢筋混凝土衬砌等。针对软弱破碎喂岩，为确保施工安全，常常在掌子面进行超前预支护，其方法一般包括，超前锚杆、超前小导管、管棚、预衬砌、水平高压旋喷压注、围岩注浆等手段。另外对特殊洞段宜采用超前管棚、预注浆及钢拱架支撑等特殊支护措施。

隧洞衬砌形式与断面形状和尺寸、运行条件、内水压力、围岩条件（覆盖厚度、围岩分类、承担内水压力能力、地下水分布及连通情况、地质构造及影响程度）、防渗要求、支护效果、施工方法等因素有着密切的联系，其衬砌一般为平整衬砌、单层衬砌、锚喷衬砌、混凝土衬砌、钢筋混凝土衬砌和预应力混凝土衬砌（机械式或灌浆式）；当隧洞在穿过断层、软弱破碎带以及和竖井交接处时出现较大的相对变位时，衬砌需要加厚应设置横向变形缝，围岩地质条件比较均一的洞身段只设施工缝；根据浇筑能力和温度收缩等因素确定沿洞线的分段长度，一般采用6～12m底拱和边拱，顶拱的环向缝不得错开。

3隧洞围岩的开挖与支护

①隧洞V类围岩。Ⅴ类围岩选择上导洞先进、两侧面跟进的环形开挖法，采用喷钢纤维混凝土及挂网；在隧洞进口区明挖支护完毕后，进行隧洞开挖，采用大断面开挖；隧洞开挖炮孔布置，施工时的爆破参数应根据现场爆破试验确定。

②隧洞Ⅲ-Ⅳ类围岩。Ⅳ类围岩采用上部台阶先进的分部开挖法，要求短进尺，弱爆破、多循环。可采用挂网锚喷；采用全断面开挖；钻孔深度3．50m，循环进尺3．20m，开挖炮孔布置，施工时的爆破参数应根据现场爆破试验确定。

③隧洞Ⅱ类围岩。隧洞Ⅱ类围岩的开挖采用全断面开挖；钻孔深度3．50m，循环进尺3．20m，开挖炮孔布置，施工时的爆破参数应根据现场爆破试验确定。

4锚杆的施工技术

根据设计要求和喂岩情况确定孔位，并做出标记，开孔位置允许偏差为10cm；钻孔前要选好钻头尺寸，采用“选注浆后插杆”的程序，钻头直径应比锚杆直径大15mm以上，若采用“先插杆后注浆”的程序，孔口注浆时，钻头直径比锚杆直径大25mm以上，孔底注浆时，钻头直径应比锚杆直径大40mm以上；而钻孔的深度则由不同的锚杆而有不同的规定；在钻孔结束后，应清除干净孔内的岩粉和积水；在IV类、V类围岩及特殊地质围岩中开挖的隧洞，应根据现场情况先喷湖拧土或挂网喷混凝土，再安装锚杆，为防止塌孔，应在锚杆孔钻完后及时安装锚杆杆体，当成孔困难时，可采用自钻式注浆锚杆或管式锚杆。

5隧洞混凝土衬砌

水利隧洞混凝土有抗渗要求，混凝土粗骨料一般要求双级配及以上；在衬砌时，单层钢筋混凝土衬砌厚度不宜小于250mm，双层钢筋混凝土衬砌厚度不宜小于300mm；钢筋混凝土衬砌从隧洞中间伸缩缝处开始衬砌，按照设计分仓浇筑，且混凝土浇筑要连续，从搅拌站把混凝土用罐车运至浇筑段，直接卸入混凝土泵(HB30)料斗内，经导管由模板下料口入仓，水平分层铺料，厚度不大于50cm，下料由底拱开始，两侧均匀下料，逐渐升高至边顶拱。采用2.2KW 软轴插入式振捣器振捣密实，要求将混凝土内的空气引出，振捣器垂直插入干层 5 cm ～1 0 cm ，并做好封仓处理；一旦因故混凝土浇筑中断，要将已浇筑混凝土顶顶面凿毛，铺 2cm～3cm厚砂浆方可继续浇筑，若在加大水位以内出现施工冷缝，此段混凝土视报废产品，要求返工。

6隧洞喷混凝土

应根据工程量、进度要求、工艺流程等条件选择喷射机，优先选用湿式喷射机，则其对所用的黄砂对细度模数、含泥量及含水量要求较高，施工时应严格把好黄砂质量关。喷射混凝土前，应清除开挖面的浮石和墙角的石渣、堆积物，用高压风水将受喷面冲洗干净，对于遇水易潮解、泥化的岩层，应用高压风清扫岩面。隧洞喷射混凝土施工时，按先底拱--边拱--顶拱的顺序分段、分次进行，喷射进行，各段间的结合部和结构的接缝处要做好妥善处理，不得存在漏喷部位。喷头与受喷岩石面垂直，螺旋式喷射，喷射距离控制在0.6m～1.2m。一次喷射厚度控制在5cm左右，第一层喷射混凝土终凝后，第二层喷射应在前一层喷射混凝土终凝后进行，直至达到设计厚度，如遇终凝超过1小时，则用高压水冲洗干净后，再进行第二层喷射。喷混凝土终凝2h后即进行喷水养护，一般工程不得少于7d的养护，重要工程不得少于14d的养护。当气温底于50时，不得喷水养护，必要时还需采取保温防冻措施。

7隧洞灌浆

混凝土及钢筋混凝土衬砌的顶部（顶拱），必须进行回填灌浆，目的是充填混凝土衬砌与拱部岩面的空腔，防止通水后拱部塌方砸坏拱圈，危及供水；而回填灌浆的范围、孔距、排距、灌浆压力及灌浆浓度等都和隧洞的衬砌结构型式、运行条件等有着密切的联系；回填