黄伟
中国水利水电第七工程局有限公司 四川成都 610000
摘要：随着水力发电在我国的迅速发展，近年来水电站建设施工已经成为了水利工程项目的重点，而引水隧洞支护施工作为水电站建设中的重要施工环节，自然也受到了更高的重视。为此，本文对水电站引水隧洞的常用支护方法与施工技术要点分别进行了分析，希望能够对水电站建设施工起到一定帮助。
关键词：水电站；引水隧洞；支护
引言：引水隧洞是一种用于自水源地引水的水工隧洞，而在水电站工程中，引水隧道则可以理解为将水从大坝上游引至水电站水轮区域，进而为水力发电提供动力的一段隧道，由于其施工空间十分狭小，且经常会穿过山体，容易发生坍塌，因此必须要通过支护施工来保证引水隧洞的稳定性。
一、水电站引水隧洞的常用支护方法
（一）锚喷支护方法
锚喷支护是一种采用锚杆和喷射混凝土来支护围岩的支护方法，同时也是新奥支护法的核心技术方法，这种方法的施工流程比较复杂（具体可参考图1），但从内容上来看，最为关键的还是锚杆施工、挂网施工以及喷砼施工三部分。其中锚杆施工需要线选择长度在、直径均符合设计要求的挂网锚杆，之后对钻孔进行清洗，并将拌制好的砂浆通过压浆泵输送到钻孔内，待砂浆从孔口流出，再拨出输浆管，按照工程设计中预定的埋设深度进行插入锚杆。需要注意的是，锚杆的孔位偏差应控制在100mm以内、深度偏差应在50mm以内，而锚杆轴向孔斜度也要满足设计要求。在锚杆施工完毕后，应埋设厚度控制标志、清洗岩面，之后再进行挂网施工，施工前应准备好机制镀锌铁丝网作为钢筋网，钢筋网的丝线直径、网目尺寸、抗拉强度等也要符合施工要求，之后则要利用活动工作台，人工现场挂设，当开挖面喷射完一层砼后，应立即沿受喷面铺设钢筋网，并采用扎丝牢固绑扎，对于滴水部位还要埋设导管来进行排水。
喷砼是整个锚喷支护施工中最为关键的环节，由于喷砼作业通常都是依靠喷射机进行，因而在施工前应调整好喷头至受喷面的距离和角度，并保证工作风压、水量、水压以及水灰比的稳定，当喷射面完全形成后，则要将排水孔的孔塞开启。另外，喷砼作业中还要注意做好温度控制，不仅要将作业环境温度与混合料进入喷射机的温度控制5℃以上，对于矿渣水泥等特殊材料配制的喷射砼，强度较低时也要避免受冻，以免对喷射砼的设计强度造成影响。
图1 锚喷支护方法工艺流程图
（二）锚杆支护方法
锚杆技术是将一种受拉杆件的一端固定在边坡或地基的稳定岩土中，另一端与建筑物、构筑物以及不稳定的岩土相连，从而利用地层的锚固力以维护建筑物的稳定。在锚杆施工前，需要先对确定的施工工艺进行试验，明确注浆密实度，向监理报送试验计划，经监理审批后，采用现场施工相同的材料、技术要求和施工工艺进行注浆密实度试验。同时，还要对锚杆的材质进行检验，在有代表性的岩体中做拉拔力试验，直至将锚杆拔出或将锚杆拉断，求出极限抗拔力，一般来说，锚杆杆材应选用Φ22规格的螺纹钢，而注浆锚杆的锚固砂浆水泥则要采用普通硅酸盐水泥。在确定杆材材质符合要求后，还要进行锚杆施工，其施工内容与锚喷支护施工中的锚杆基本相同，在这里不做过多赘述。
（三）喷射砼支护方法
喷射砼支护是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定比例配合的拌和料，通过管道输送并以高速喷射到受喷面，用以提高表层岩的稳定性的一种支护方法，其在施工工艺上与锚喷支护方法存在着一定的相似之处，但却属于两种完全不同的支护方法，为对二者进行明确区分，这里以喷射砼支护方法的工艺流程作为对比（具体可参考图2）。在实际水电站引水隧洞的实际支护施工中，需要先做好喷射砼的材料选择与拌制，其中喷射砼的材料需要符合招标文件的要求，而喷射砼拌制的配合比则应通过室内试验与现场试验来确定。之后则要利用风水冲洗喷面，将隧洞受喷面上的浮石清除，同时按照控制网格来埋设好厚度标志，从而对喷层厚度进行控制。为提高施工效率，施工时还要主要对供水量、喷射角以及喷嘴到受喷面的距离进行控制，以免出现回弹现象，而当受喷面较大时，则应分段分块施喷，并在块与块之间设施工缝，喷筑成斜面，从而缩减受喷面。在喷射砼终凝后，应立即对喷射砼进行养护，一般情况的养护方法都是利用喷射机进行风水养护，但在气温低于5℃时，则改为薄膜养护等其他养护方法。
图2 喷射砼支护方法工艺流程图
（四）混凝土浇筑支护方法
混凝土浇筑支护方法实际上就是对引水隧洞中的排气管、导管、脚手架等设施进行钢筋混凝土浇筑，从而达到稳定、可靠的支护效果。在水电站引水隧道的支护中，这种支护方法的应用与建筑施工比较类似，都是要从测量放样入手，在做好拱脚清理等准备工作后根据实际需求，为进水塔、隧道等处衬砌不同的混凝土砼。在混凝土浇筑之前，需要先根据施工图纸对钢筋进行绑扎、加工、安装，保证每浇筑段衬砌砼的钢筋都能够与模板安装紧密配合，并按照先底板、后边墙、最后顶拱的顺序完成绑扎。而在混凝土砼衬砌时，则要采用强制式拌和机对混凝土进行拌和，在拌和完毕后应立即运输至施工现场，并通过输送泵进行连续浇筑,浇筑时应注意保持连续性，并将浇筑落差控制在2M以内。最后，还要采用插入式振捣的方法将混凝土砼捣固密实，并在混凝土终凝前，将层面处的混凝土捣实，使混凝土能够形成天然休止角，若混凝土已终凝，则要24h左右再继续灌注新混凝土,并清理前层混凝土表面上的松软层和水泥砂膜。
二、水电站引水隧洞支护施工技术要点分析
（一）洞口边坡支护
水电引水隧洞的开挖与支护施工通常都会对隧道洞口边坡造成影响，因而在支护施工也应对洞口边坡的支护提起重视，洞口边坡的支护施工一般会采用边开挖边支护的方法，在每一层岩石开挖完成后，对边坡不稳定的岩体采用随机锚杆支护。与大多数支护方法相似，洞口边坡支护同样需要采用速凝水泥浇筑锚杆，并在局部挂网上喷射10cm左右的砼来加强支护，锚杆的长度与直径也要符合设计要求。此外，如边坡出现较为严重的渗水情况，还要利用手风钻来钻出5m深左右的排水孔进行排水。
（二）监控测量
在水电站引水隧洞的支护施工中，监控量测工作的开展是非常重要的，引水隧洞的支护施工虽然是在隧道开挖完毕后进行，围岩结构已经基本得到稳定，但由于支护施工往往会对隧道内围岩的结构造成不同程度的影响，因而仍然很容易发生坍塌、岩石脱落等安全事故。因此在整个施工过程中，必须要采用专业仪器、设备以及相关计算方法来对围岩、支护的力学状态准确测量分析，并根据测量分析结果对支护施工进行指导，以免因支护施工而对整个隧道的结构稳定性造成影响。在实际量测中，技术人员应先在洞内进行仔细观察，之后展开拱顶下沉量测及水平收敛量测，支护施工中围岩容易发生变形松驰等问题，因此还要设立多个测量点，对围岩的应力重分布明确下来，并随着施工的不断推进对测量数据进行更新。
（三）洞顶砼封拱
在利用喷射砼、混凝土浇筑等支护方法时，各引水隧洞洞顶拱的砼浇筑往往会比较困难，这主要是由于洞顶拱砼会受到较大的重力影响，其结构稳定性会比较差。因此为保证洞顶拱砼浇筑的密实度，一方面需要在浇筑洞顶拱砼时，适当调整混凝土配合主要是调整砂率及用水量，并延长拌和时间，以增强砼的和易性。另一方面则要在洞顶拱砼上预先埋设好导管，同时使用端退法进行支护施工，将事先开孔的砼泵管穿过组合钢模架设牢固，再将开孔用铁皮箍绑牢，在洞顶拱砼养护完毕后，还要注意将多余砼泵管及泵管内砼凿除，并在表面涂上高强防水砂浆粉面，这同样能够提高洞顶拱砼浇筑的密实度。
（四）混凝土浇筑控制
除锚杆支护等少数支护方法外，水电站引水隧洞的大多数支护方法都需要进行混凝土浇筑，而要想保证混凝土砼的强度与支护效果，对于混凝土浇筑的控制就显得极为重要。首先在材料方面，引水隧洞混凝土浇筑所使用的水泥大多为硅酸盐水泥，但具体的水泥品种除了要符合国家标准，还要经过监理工程师等相关技术人员确认，保证其能够满足混凝土浇筑施工要求。而骨料的级配则要根据筛孔来确定（具体可参考表1），其中细骨料采用坚硬耐久的中、粗沙，细度模数应在2.5以上；粗骨料需要采用耐久的卵石或碎石，粒径应小于40mm，。同时，除了水泥、骨料等基本材料，混凝土浇筑还会用到速凝剂、钢丝网等材料，其中速凝剂的初凝时间要在5min以内，且终凝时间不大10min，而钢丝网则要以屈服强度不低于240Mpa的光面钢丝为材料。
注：表中第2、3行数据均指通过各种筛孔的累计重量百分数
结束语：总而言之，水电站引水隧洞的支护施工对于施工质量有着非常高的要求，而要想保证支护施工的质量，避免隧洞坍塌等事故的发生，施工单位就必须要灵活运用各种支护方法，并在支护施工过程中对边坡支护、监控测量等施工技术要点加以注意。
参考文献：
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作者简介：黄伟，（1982.10.29），男，工程师，本科，从事工程管理工作。
论文作者:黄伟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/21
标签：隧洞论文; 混凝土论文; 水电站论文; 方法论文; 锚杆论文; 围岩论文; 则要论文; 《防护工程》2018年第32期论文;