水利隧道或隧洞施工工程的方法

刍议水利隧道或隧洞施工工程的方法摘要:随着我国水利行业的不断发展，建设项目不断的增多，隧道或隧洞的施工工程也越来越多，下面本文结合现有的工程施工实践经验，主要探讨并总结了大跨隧道施工方法的适用性。可供同行参考。

关键词: 水利工程；隧洞；隧道；施工方法

1隧洞施工的方法

隧道施工过程通常包括:在地层中开挖出土石,形成符合设计轮廓的坑道；行必要的初次支护和砌筑最后的永久衬砌,以控制坑道围岩变形,保证隧道长期的安全使用。进行隧道施工时,必须充分考虑隧道工程的特点,才能在保证施工安全的条件下,快速、优质的完成隧道施工。隧道工程有如下特点:工程地质和水文地质条件对隧道施工的成败起着很重要甚至决定性作用；隧道施工过程比较慢,工期也比较长；地下施工环境较差,甚至施工过程中还会恶化；山岭隧道大多穿越崇山峻岭,施工过程中运输不便,供应困难；山岭隧道埋于地下,一旦建成难以修改。

施工方法的选择应以地质条件为主要依据,结合工期、建筑物长度、断面尺寸、结构类型以及施工技术力量等综合考虑。同时,要考虑在地质条件变化的情况下,变换施工方法的可能性。其指导思想可概括为:

1)不论何种施工方案都应确保施工的安全,并需制定相应的安

全技术措施,以适应隧道施工环境差、不安全因素多的状况。

2)选择施工方法应根据设计文件、施工调查情况、地质、围岩类别、隧道长度、断面、衬砌、工期要求以及施工队伍的技术水平等因素综合考虑。

3)优先选用全断面或少分部的开挖方法,以减少施工工序,便于机械化作业,改善作业环境,利于施工安全。

4)对地质变化较大的隧道施工环境,选择施工方法时要考虑地

质变化的适应性,尽量避免变更施工方法打乱工序,影响进度和安全。

5)尽量采用成熟的新技术、新工艺、新设备,积极开拓创新,提高综合施工水平。

2 大跨度水利工程隧洞适用施工方法分析

随着隧道水工隧洞施工实践的积累,以及大跨度隧道施工技术

研究的深入和施工设备的革新,尤其是natm理论的日趋完善在世界各国地下工程中的广泛应用,使大跨度隧道的施工方法较80年代以前有了很大程度的改善。传统的小块、多次分割断面的挖掘方法已基本被摒弃,取而代之的是采用快速、安全、有效及有利于围岩及掌子面稳定的多种施工方法,如:台阶法、cd法和crd法、眼镜法等。同时辅助工法也有了较大的发展。这些施工技术的改进和发展对大跨交通隧道的建设产生了巨大的影响。

2.1隧道的基本施工方法

通过对隧道基本施工方法的研究以及工程实例的调研,结合目

前的施工技术水平,可以认为处于软弱围岩的大跨度隧道的开挖方法主要有下列三类六种基本施工方法。

(1)上半断面台阶法(短台阶法、上半断面临时封闭台阶法)上半断面台阶法由于施工空间大,速度相对较快,适于大型机械开挖,故采用较多,在大部分围岩条件下都可采用。

(2)中壁法(cd法、crd法)

在掌子面不稳定,不适合使用上半断面台阶法的情况下可使用

中壁法。该法可较好的适用与浅埋、围岩特别差、地表沉陷要求严格的工程施工。

(3)双侧导坑开挖法(双侧导坑超前开挖法、眼镜法)在不适合使用上半断面台阶法,承载力不足的地段,可采用双侧壁导坑法。该法可较好的适用于浅埋、围岩特别差、地表沉陷要求严格的工程施工。在洞口段以及未固结围岩、断层破碎带等不稳定围岩中施工时,加之,大跨度隧道施工中拱脚处应力集中、拱顶弯矩大等特点,应尽量控制围岩松弛,防止失稳。对洞口段,由于其地质条件一般较差、围岩较破碎,地表水及地下水较丰富,施工困难、易塌方,因此,在施工前应充分调查,认真核实文件。且宜先修洞外工程,如边、仰坡土石方,路堑挡墙,天沟、边沟等排水工程,以在进洞前修建为宜。这样,可使边坡稳定,隧道开挖得以顺利进行,雨季还可以减少雨水冲刷

造成洞口塌方。对不稳定围岩可采取的主要对策有:采

用辅助工法,缩短进尺和分割掌子面等。综上所述,在选择大跨度隧道的施工方法时,除了要考虑现有的施工技术水平和机械设备外,尤其要注重隧道的特定形状,通过洞室形状确定的开挖次序对抑制地层的松动、优化断面闭合时间都有很大的影响。

2 . 2隧洞或隧道的辅助施工方法

大跨度隧道的施工主要应解决两大问题即:掌子面的稳定与合理化施工(安全而快速的施工)。除基本施工方法外,辅助工法的选用是解决上述两个问题必不可少的手段。辅助工法作为基本施工方法的重要补充,在隧道洞口地段、软弱围岩地段的应用是必不可少的。从目前的施工实践情况来看,辅助工法大体分为两类,即超前支护和一般的辅助工法。其中,在大跨度隧道施工中,超前支护是研究的重点。按构造形式、超前支护长度分,超前支护可分为:

(1)超前加固:如插板、注浆锚杆、超前锚杆等,超前长度一般在5m以下。

(2)管棚:管棚是在恶劣条件下能安全开挖、防治地表下沉、防护地中及地上结构物的有效施工方法,其主要适用于软弱、硬质、砂砾地层或软岩、破碎地层带。管棚的布置,管间距及施工区间主要决定于地表及地质条件、施工精度等。另外,插入的钢管周围及内部,也可以压注水泥浆、砂浆,使钢管与围岩密贴并强化管棚的效果。

(3)预衬砌:如预切槽法等,超前长度一般小于5m。

(4)注浆法:如围岩化学注浆等,其超前长度可达几十米。实际应用时,要根据工程情况和地质条件决定注浆范围、注浆压力及浆液配合比。

3 隧道施工方法的选择和新技术

选择施工方案时,要考虑的因素主要有:工程重要性；隧道所处工程地质和水文地质条件；施工技术条件和机械装备情况；施工中动力和原材料供应情况；工程投资与运营后的社会效益和经济效益；施工安全情况；有关污染、地面沉降等环境方面的要求和限制。同时,为了有效、全的进行大跨度隧道的施工,需要进行新技术的开发,这些技术包括:

1)光面爆破、使装药作业省力化。特别是因下半断面和仰拱的开挖部分占的比重增大,有必要开发适合此部位开挖的技术研究。

2)国外工程实践表明:长锚杆的作用是显著的,特别是在孔壁不能自稳的围岩中,长锚杆更为必要。因此,开发在不能自稳的围岩中打设长锚杆的技术也是重要的研究课题。

3)对于大断面隧道工程,喷混凝土的设计厚度和喷射量都变大了,因此,采用高效率的、大容量的机械和高强度混凝土施作,以控制厚度的增加。

4)因土方量的增加,需开发大型出渣机械和连续出渣系统来适

应快速施工的需要。

5)因大型机械投入施工,废气增多,需要加强通风。因此,对大跨