摘要:水利工程的施工受到气候、水文、地质等因素的影响较大,尤其是引水隧洞工程,其施工难度大、对工程安全性影响也较大,所以隧洞施工始终是水利工程施工的重点和难点。引水隧洞施工主要包括进出口边坡开挖与支护、隧洞开挖与支护、隧洞衬砌混凝土、进水塔混凝土等几个关键的环节,每个环节的施工对于工程整体的质量都有着非常重要的影响。本文将结合某水库工程实例,对其灌溉引水隧洞施工技术进行研究探讨,以供参考。
关键词:水利工程;引水隧洞;施工技术;扒渣机出渣;质量控制
一、工程简介
某水库扩建工程坝址位于某河峡谷出口处,本工程是以灌溉、防洪、向下游河段补水为主,兼顾发电、航运等综合利用的大型水利水电工程,正常蓄水位为313.0m。
根据本坝附近地形及左、右灌区分布情况,本水库在库内距大坝500m位置,分别布置左右岸灌溉引水隧洞为左右灌区取水。根据灌溉要求,渠首采用分层取水方式,圆形有压隧洞引水,进水口底板高程275.0m,隧洞出口接渠首电站。左岸灌溉引水隧洞全长888m,隧洞纵坡i=0.2%;右岸灌溉引水隧洞全长833m,纵坡i=0.207%。隧洞Ⅱ类围岩采用0.1m厚喷锚支护,支护后内径4.1m;Ⅲ、Ⅳ类围岩采用0.1m厚锚喷支护+0.4m厚钢筋混凝土衬砌,衬砌后内径3.5m;Ⅴ类围岩采用超前支护+0.2m厚钢支撑锚喷支护+0.6m厚钢筋混凝土衬砌,衬砌后内径3.5m。
二、主要施工技术分析
2.1 土石方明挖
主要包括左右岸灌溉引水隧洞进出口边坡开挖及出口厂区边坡开挖。
(1)土方开挖。土方开挖采用自上而下分层的施工方法,开挖分层高度根据设计、开挖后边坡地质等现场实际施工情况确定。采用挖掘机直接挖装,自卸汽车运输出渣;对于土方中出露的孤石采用手风钻造孔爆破解碎,覆盖层开挖采用反铲削坡,土方坡面预留0.3~0.5m厚,人工配合反铲修整。
(2)石方开挖。采用自上而下分层开挖,石方开挖分层高度根据设计、开挖后边坡地质等现场实际施工情况确定,采用爆破开挖和机械开挖两种方式,爆破开挖采用梯段爆破方式,永久边坡采用预裂爆破,爆破造孔采用以液压履带钻为主,手风钻YT28为辅。
2.2 石方洞挖工程
石方洞挖采用手风钻钻孔,光面爆破技术,全断面一次成形。由于该隧洞为圆形小断面隧洞同时考虑到通风排烟影响,其出渣采用160m³/h电动履带式扒渣机装自卸汽车进行运输。石方洞挖主要施工工艺流程如下:
全站仪测量放线→手风钻造孔→光面爆破→通风排烟→危岩清理→出渣(采用自卸汽车直接进洞,扒渣机装渣)
2.3支护工程
包括边坡和隧洞开挖后围岩的临时和永久支护。其主要支护结构类型包括锚杆(锚筋桩)、喷射混凝土、钢筋网、钢支撑、超前大管棚、超前小导管等用于边坡和隧洞的支护和支挡结构[1]。
(1)锚杆(锚筋桩)施工工艺流程
图1 锚杆(锚筋桩)施工工艺流程图
洞室采用YT28气腿式风钻造孔,人工安装锚杆;边坡采用YT28气腿式风钻和液压钻造孔,人工安装锚杆。锚筋桩采用液压钻钻孔,人工辅助吊车或挖机等吊装设备安装。
(2)喷射混凝土。喷射机安装调试好后,先注水后通风,清通管路,然后用高压水冲洗受喷面。隧洞内按先边墙后顶拱的顺序,边坡按照从下至上的顺序进行喷射。喷射作业采用如下喷射参数:喷嘴口与受喷面的距离为80~120cm,喷射料与受喷面夹角不小于75°。
(3)超前支护。超前小导管支护施工工艺流程见下图。
图2 小导管施工工艺流程图
将开挖工作面清理后,喷射混凝土封闭开挖轮廓面和掌子面。根据小导管、管棚设计方位和开挖断面的中线,拱顶外轮廓线中心高程和支距进行布孔放样,并插钎作为标记控制小导管、管棚的间距。小导管采用手风钻在预定位置钻孔,钻孔完毕,将钻孔清理干净,打入小导管。注浆采用水泥浆液,水灰比为0.5:1~1:1,水泥标号为P.O42.5。注浆压力为0.2~1MPa。单孔注浆量不小于平均每孔注浆量的60%,超过偏差必须补管、注浆[2]。小导管施工完毕并经检查验收合格后,钢管外露部分与钢支撑焊接形成支护整体,提高围岩稳定性和支护能力及施工安全性。
(4)管棚超前支护。管棚支护宜与型钢拱架配合使用,在型钢拱架上沿开挖轮廓线纵向钻设管棚孔,其外插角以不侵入开挖轮廓线越小越好。孔深宜大于软弱段或破碎段长度,孔径比管棚钢管直径大20mm~30mm,管棚钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。
2.4混凝土工程
主要包括左右岸灌溉引水隧洞进水塔混凝土和洞身衬砌混凝土施工。
(1)左右岸进水塔混凝土施工。左右岸进水塔闸墩及边墙混凝土浇筑模板采用钢模板或木模板,二期混凝土采用木模板,结构混凝土浇筑利用混凝土输送泵入仓浇筑,二期混凝土采用塔机和吊罐入仓。
(2)洞身衬砌混凝土施工。浇筑直线圆形段采用衬砌钢模台车全断面浇筑,方变圆和小半径转弯段采用组合模板。混凝土浇筑均采用3m³小型混凝土搅拌车运至HB60混凝土输送泵受料位置用混凝土输送泵入仓。
三、施工质量管理
3.1施工质量控制
(1)工程质量控制措施
根据工程特点,编制科学的施工组织设计,有计划的开展技术教育和培训,提高技术人员和施工员掌握新技术、新工艺的能力。提高机械化施工装备水平,降低工人劳动强度,减少手工操作随意性大的影响。
(2)材料采购的质量保证措施
所有进场材料必须有出厂合格证和必要的检验、化验单据并送交工地试验室审核。工地试验室按规范和设计要求对进场材料进行抽检和工地实验,按检验合格与不合格分类堆放,明确标识,未经工地检验合格材料不得使用。监理工程师有明确要求的报监理工程师审核批准使用。
3.2隧洞测量监控质量控制
(1)测量控制措施
开工前,在洞口设控制网,保证贯通精度;进洞后定期对控网和线路方向、高程进行复测,对本标段各洞口实行联测,确保线路方向、高程与设计相一致。
隧洞洞内控制测量依据洞口布设的平面控制点和高程控制点,中线采用全站仪双导线(闭合导线)的形式引测进洞,控制隧洞中线。施测中,直线段导线长度一般控制在200~500米。高程采用光学水准仪由洞口水准点引测进洞,用全站仪三角高程进行复核,确认无误后用以控制隧洞标高,指导隧洞施工。
(2)地质超前预测预报措施
用掌子面揭露的地层岩性、岩体结构面的发育程度、裂隙大小,渗流水量、压力及超前支护的钻孔等综合判定前方地质情况,多种预报形式综合运用,提高预报精度,为设计和施工决策提供依据。
(3)监控量测措施
监控量测是在隧洞施工过程中,使用量测仪表和工具对围岩变化情况和支护结构的工作状态进行量测,为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据,是确保施工及结构安全、指导施工顺序、便利施工管理的重要手段[3]。
3.3 混凝土施工质量控制
(1)保证喷射混凝土质量措施
初期支护选择长期从事喷射作业人员做喷射手;喷射前先清理喷射面,打入喷射厚度标志,按喷射操作要求施工,确保喷射混凝土厚度、密实度;确保喷射混凝土与岩面密贴;对渗水和小股水流地段进行引流和封闭处理,确保裂隙水封在岩层内不外流,把好不漏不渗的第二道防线。
(2)保证混凝土质量措施
支架及模板应经过严格计算和检算,以保证其刚度。模板拼缝应紧密、不漏浆。混凝土施工中派专职人员进行检看管,以确保施工质量。
四、结语
随着水利工程建设的不断发展,引水隧洞施工在水利工程中的比重增大,对引水隧洞合理的结构形式,先进的施工技术进行研究十分重要。应当对施工中开挖的破岩技术和出渣方式、支护与监控量测成果结合、混凝土等施工方案进行比选研究和优化,从而实现对施工进度、施工质量、施工成本的积极影响。
参考文献:
[1]杨丽.浅谈引水隧洞施工技术在中型水库中的应用[J].中国水运(下半月),2013,13(8):227-228.
[2]王成全.南充干渠引水隧洞工程施工技术要点探究[J].水利技术监督,2015,23(6):68-70.
[3]陈飞.水利工程中引水隧洞施工技术分析[J].陕西水利,2017(s1).
作者简介:隆燕青(1988.2-),男,工程师,工程硕士,注册一级建造师,本科2010年6月毕业于湖南城市学院土木工程专业,从事隧道和水利工程施工工作
论文作者:隆燕青
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/3/27
标签:隧洞论文; 混凝土论文; 风钻论文; 导管论文; 围岩论文; 高程论文; 钻孔论文; 《基层建设》2019年第1期论文;