摘要：随着社会不断的进步，浙江经济在不断地发展，省会杭州提升为一线城市。人们对高品质饮用水的诉求日益增长，千岛湖配水工程作为一项复杂综合的重大民生工程项目已接近施工尾声，它是保障杭州社会经济发展的重要基础设施，而此项水利工程引水隧洞开挖，作为水利工程建设的基础环节，其受到地形地貌、施工环境等各种外界因素的干扰和影响。那么，为了更好地发挥引水隧洞的作用，就要针对施工情况分析总结科学的开挖方式和支护方法，保证能够建设出高质量要求的引水隧洞。文章对水利工程引水隧洞开挖和支护技术进行深入的分析和探究，确保其能够更好地达到相关施工技术要求。
关键词：水利工程；引水隧洞；开挖支护；施工技术
引言
地下水是可开采水资源的重要组成部分，是重要的生态因子。目前解决地下水流和溶质运移问题最主要的方法是有限差分法和有限元法，这两种方法都有各自的程序可以用于饱和—非饱和渗流计算，采用有限元法，对隧洞开挖过程中地下水水位流场变化进行预测并分析，评价其对地下水环境的影响，为水利工程引水隧洞工程地下水环境影响评价方法提供了参考。
1研究进展
针对环境影响预测的方法目前世界上已经有比较成熟的研究，主要分为类比预测法和数学模型法，其中类比预测法是根据已建的相似工程来预测其他工程的方法。而数学模型法的分类较多，主要分为数值法、解析法、均衡法、回归分析、趋势外推、时序分析等。在本文中主要用到的是数值法，目前解决地下水流和溶质运移问题最主要的方法是有限差分法和有限元法，这两种方法都有各自的程序可以用于饱和—非饱和渗流计算，本文采用有限元法。
2水利工程引水隧洞开挖支护施工技术
2.1隧洞开挖
隧洞开挖施工采用钻爆法光面爆破施工，具体工艺流程如下：测量放样→钻孔→装药连线→爆破通风→安全处理→出碴清底→围岩支护→清理工作面→测量放样（进行下一轮循环施工）。
（1）测量放样
以施工图纸为基准，计算出放样点的具体参数，并在现场进行定位。应使用红油漆对具体点位进行标识，特殊情况下可以绘制拱部“红线”，以此达到光爆效果。使用钢尺对炮眼孔位进行测量，并以设计图纸为基准做好爆破孔布设工作。适时对断面间距以及断面对应点数进行测量，当出现洞轴线偏离基准水平或顶拱变形等现象时，应对爆破参数做以适度调整。
（2）钻孔
成孔设备以YT-28型气腿式凿岩机较为合适，在施工时应确保孔位、方向、孔径以及深度等参数适用于当前循环围岩情况，依据施工区域以及爆破性质的实际情况配备不同的人员数量，结束钻孔作业后应进行及时验收，对于非达标空洞而言应再次造孔。
（3）爆破施工
基于不同的地质条件以及支护方式，需针对性地采用对应方式，具体为：①全断面开挖：此方式普遍适用于最为常见的Ⅲ、Ⅳ类围岩。②正台阶开挖：此方式首先应对上半断面进行钻爆，并进行支护处理，稍后方可对下半断面进行钻爆施工。③反台阶开挖：此方式首先应对下半断面进行钻爆，并将残渣清除干净，稍后方可对上半断面进行施工，由此形成掌子面并做以支护处理。
2.2围岩支护
千岛湖配水工程全线绝大多数围岩为Ⅲ、Ⅳ类围岩，本文将以Ⅲ、Ⅳ类围岩为主。为更好的保障施工安全，可将Ⅲ类围岩进一步细分为较为完整的Ⅲ（1）类围岩和较为破碎的Ⅲ（2）类围岩。主要支护工序有：锚杆、钢筋网、钢拱架、喷射混凝土等，根据不同的围岩类型各支护工序、选材均略有不同。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（1）钢拱架施工
Ⅲ（2）类及以上围岩进行钢拱架支护。Ⅲ（2）类围岩段采用I16工字钢，Ⅳ类围岩段采用I20a工字钢，均使用连接钢板和高强螺栓进行拼装。钢拱架在洞外采用型钢冷压弯曲机加工制作，洞内拼接，拱架在初喷5cm厚砼后开始架立。现场人工配合装载机安装就位。钢拱架施工流程为：初喷、测量定位、拱脚堆积物清除、预拼及安装、铺设拱脚垫块、纵向连接筋焊接、铺设钢筋网片、锁脚锁腰锚杆。拱架安装时及时复核垂直度、拱腰高程、锁脚净间距及榀间间距等，确认施工偏差在允许偏差范围内后进行焊接固定。
（2）锚杆施工
隧洞开挖成型后及时进行支护。锚杆按测量放样、钻孔、清孔、锚杆验收、注浆、插杆、孔口固定等工序施工。锚杆支护根据施工图纸及设计单位下发的技术联系单进行支护施工。
Ⅲ类围岩采用C25mm药卷锚杆，L=4.5m。顶拱范围布置7根，排距3.0m，每爆破进尺长度布置不少于5根C25mm药卷锚杆，L=4.5m。Ⅳ类围岩顶拱采用SD27N自进中空注浆锚杆随机超前支护，L=5.0m，中心线以上采用φ25×7普通中空注浆锚杆，L=4.5m/2.5m，中心线以下采用C25mm系统砂浆锚杆，L=4.5m/2.5m。
砂浆锚杆或药卷锚杆施工顺序为先凿孔，再注浆或装药卷，后插杆，普通中空注浆锚杆及自进中空注浆锚杆施工顺序为先凿孔，再插杆，后注浆。待锚杆施工完成28天后按规范进行无损检测和抗拉拔试验检测。
（3）挂网施工
Ⅲ(1)类围岩顶拱150°系统布置￠8＠15×15cm钢筋网,Ⅲ(2)类及以上围岩全断面系统布置￠8＠15×15cm钢筋网。钢筋网采用光圆钢筋提前在洞外制作成网片再搬运至工作面拼装、焊接并与锚杆焊接成整体。
（4）喷射混凝土施工
钢拱架、锚杆、钢筋网等安装完成后，及时喷护C25混凝土。在材料选择中水泥应采用P.O32.5硅酸盐水泥，砂选择坚硬耐久的中砂为主，砂的含水率控制在5%左右为最佳，石子的粒径要＜15mm。混凝土喷射机采用湿喷机，搅拌机配备强制式搅拌机，因为其所拌合的混凝土较为均匀，表面较为光洁，尤其当砂石料中带有少量含水时，其效果会更为突出，喷头可以采用双水环喷涂。
喷射混凝土前先对开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙脚虚渣。用高压水或高压风冲洗受喷面，并在锚杆上埋设喷层厚度检查标志。喷射混凝土作业采取分段、分块，先墙后拱、由下而上的顺序进行。施喷时，控制好喷枪的入射角、与基面的距离、喷射方向等，减少回弹量，同时保证钢筋背后填充密实。另外，在钢筋网施工过程中，还要保障钢筋网保护层厚度＞2cm，且不允许有钢筋头外露的情况。
3环境水文地质问题对策分析
上游水位由河道水位抬高为正常蓄水位，导致这里的地下水位存在一定程度的抬升，运行期的引水隧洞对地下水水位和流场影响较小。隧洞施工工艺采用边开挖边衬砌方案对地下水环境更为友善，但这一方案不利于施工组织，开挖和衬砌的交替作业不可避免的会造成施工干扰。所以在工程实际中，当隧洞沿线地质条件较好，断面不大，洞线不长时，大多是采用一次开挖成洞再进行衬砌的方式，但存在不利于地下水环境，可能导致工程区域内农户分散取水点水源枯竭，可能引起地表灌木及杂草固土能力下降而加重工程区域的水土流失问题。对可能引起的地下水环境水文地质问题应予以足够重视，采用合理的减缓措施应对。主要有:隧洞开挖后抢工期进行衬砌，减少地下水位扰动的时间，使得地下水位尽快恢复；对地下水环境的变化引起重视，建立地下水动态监测系统；针对水位大范围疏干下降的时刻采取固土措施，以防发生泥石流等水土流失灾害。
结语
文章以千岛湖引水工程的引水隧洞施工为例，阐述了工程的地质背景、引水隧洞工程地质和水文地质条件，并确定了支护方法采用锚杆、喷混凝土和挂钢筋网的联合支护方式。且经过实际的实践证明，在引水隧洞开挖过程中，采用这种联合支护方式，能够在保障工程施工效率的基础上，提升工程施工的安全性和质量。
参考文献：
[1］李诺，李海鹏.讨赖河冰沟水利工程引水隧洞开挖施工技术［J］.西北水电，2017(04):68－71.
［2］杨平，苏小明，杨晓永.古城水利工程引水隧洞开挖施工技术［J］.四川水力发电，2016，35(05):24－26.
［3］李治中，于永叶.古城水利工程引水隧洞开挖与支护施工［J］.水电与新能源，2016(02):34－38.
［4］潘德龙，胡彬.小水利工程有压引水隧洞开挖及支护施工技术分析［J］.小水电，2016(01):56－59.
论文作者:曹彧
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/20
标签：隧洞论文; 围岩论文; 锚杆论文; 断面论文; 钢筋论文; 水利工程论文; 千岛湖论文; 《防护工程》2019年第3期论文;