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摘要：隧洞是水利工程中十分常见的工程形式，也是水利工程施工中的重点和难点之一。在进行水利工程隧洞施工时，开挖和支护技术十分关键。因此文章重点就水利工程隧洞开挖和支护技术展开分析。
关键词：水利工程；隧洞开挖；支护技术
水利工程的施工过程较为复杂，其施工需要考虑到地质、气候、水文等各种因素的影响，整个施工过程最重要、难度最大的工序为隧洞的开挖，为了保证这一环节的施工安全和施工质量，会同时运用科学的支护技术予以辅助。
一、水利隧洞概述
按照输水水流状态的不同，把水利隧洞分成无压隧洞与有压隧洞。无压隧洞的特征为：在隧洞输水时，水流具有自由的表面，没有充满隧洞。而有压隧洞在输水时，水流并不具备自由的表面，且彻底充满在隧洞中。进口段、洞身及出口段是水利隧洞的重要构成部分。洞身在水利隧洞中极为关键，施工环境不同，会使洞身的样式也有一定的差别，为了最大限度地保障洞身和施工区水文环境相符合，设计人员在进行洞身设计前应彻底查看水文地质勘查数据，掌握施工区的水流及地质状况，确保洞身设计质量。
二、水利工程隧洞开挖相关技术
在施工建设时，首先要进行开挖作业，这是水利隧洞在施工建设时的第一项作业，所以一定要保证开挖质量。现阶段我国水利隧洞的开挖方式主要有两种，分别为全断面的开挖和导洞开挖。选择使用合适的开挖方式对隧洞进行施工是十分重要的。
（一）爆破施工技术
一般来说在对水利工程隧洞进行开挖爆破时，需要对岩石覆盖厚度和开挖放量等方面有一个全面的了解，这样对于降低爆破自身危险性非常重要。另外在进行手风钻打孔爆破时还应该保证岩石覆盖厚度在6m以下，降低岩石厚度过大对钻头造成磨损的可能。为了保证爆破后的隧洞表面能够达到平整光滑的状态，就需要在爆破之前绘制合理的施工图纸，并将施工图纸上的要求全面落实。在进行石方开挖时，侧墙和底部要按照相应要求设置预留保护层，并在爆破之后对其进行及时的人工修整。人工修整时可以采取撬挖和风镐配合的方式，对地面还可以采用推土机进行整平处理。在爆破之前还应该根据相应安全规定选择合理的爆破参数，并在施工之前对爆破参数进行试验调整，这样做的目的在于减少水利工程隧洞爆破时出现的问题，保证施工人员人身安全。①排险。每循环爆破后，除对掌子面及拱顶危石排除外，最主要的是排除岩爆松动片帮石，危石受自重应力与构造应力影响，在拱顶及两侧拱角，因岩爆引起层片脱落。爆破排烟结束后，先使用挖掘机进入开挖掌子面，用机械斗齿排除松动危石快，再由安全员检查无危险情况后，才能进行除渣作业。②没循环作业时间。
（二）岩爆处理
先向掌子面喷水，再沿掌子面轮廓线打超前锚杆孔，孔深4m，第一循环间距0.4m，从第二循环起间距0.8m，每进尺2m，打一循超前锚杆孔，并与前一排超前锚杆孔错位，方向向顶部与洞轴线呈25°～30°倾角，向超前锚杆内注水，时间不少于10min，软化岩石。在超前锚杆孔内注入4.1m超前锚杆，外留0.1m与钢筋网片（20cm×20cm）连接，用22钢筋与外留0.1m超前锚杆焊接加固，防止岩爆碎片崩落，也有利于观察和及时排险。
三、水利工程隧洞支护技术分析
（一）水利工程隧洞的喷锚施工操作
在水利工程隧洞中开展喷锚施工操作是砼衬砌施工工作开展的基础。对此，在实践中要想提升其整体施工质量，就要保障施工水利工程隧洞中喷锚施工作业的整体质量。第一，水利工程隧洞的锚杆施工。水利工程隧洞在开展锚杆施工作业的时候，主要是对锚杆的具体类别、长短以及相关材质等因素进行科学合理地选择，对于其具体的钻孔机具以及实际方式等进行系统的设计，保障其合理性，保障钻孔位置、疏密度、内径以及深度与实际的设计相符合。在锚杆进行钻孔插入的工作之前，要对其进行系统的检查，进行极强除锈以及整直细节处理。第二，喷锚支护作业中的混凝土喷射施工操作。喷锚支护中混凝土喷射操作主要是对混凝土配比进行科学的设计，通过实验模式开展，保障其与实际的配比模式相契合。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在进行具体的喷射方式选择过程中，要基于实际的养护能力对其进行合理地选择，做好围岩的清理工作，在执行喷射操作过程中，要保障其喷射的均匀性，避免在喷射操作过程中出现混凝土脱落以及开裂等问题，并针对存在的问题对其进行补喷。
（二）水利工程隧洞施工作业中砼衬砌技术
1.钢筋制安
隧洞所处的工作空间比较狭窄，钢筋下料全在钢筋加工厂完成，然后通过汽车运到现场制作安装。因混凝土保护层只有3cm，模型又多是采用钢模台车，因而要求钢筋必须按照设计尺寸准确安装，山西省水工局采用钻孔固定架立筋来控制钢筋绑扎的准确性。钢筋绑扎之前要检查撬除松动岩块严格按照有关规范执行。
2.钢模台车的制安
隧洞洞身分段的长度及结构特点是决定模板型式的主要因素。2个渐变段和3个平面弯段衬砌采用钢木混合模板，支撑采用木桁。每1.0m1榀，平面弯段的西瓜皮缝采用木龙骨，五合板做成模型，弦弧差值最大控制在规范允许的5.4mm内。每组安装时，先控制中心线和中心线部钢模设计高程，然后逐步调试侧顶拱高程尺寸，一次调试成功，再安装下1组，以此类推。钢模台车固定采用拉筋，方木顶撑方式固定。堵头安装，利用钢模台车两头各伸出25cm做为底部支撑，木制2片圆弧做堵头，止水带内外各1片，用拉筋、顶杆固定该圆弧。
3.衬砌混凝土浇筑（直线段部位）
（1）底拱混凝土衬砌。底拱混凝土浇筑范围100°，混凝土用二级配，标号200#，混凝土先用75拌合站搅拌，19.5t斯太尔汽车运输，混凝土进入施工现场后，为了确保混凝土的和易性，再通过0.75m3搅拌机二次搅拌。底拱浇筑分两层。第一层先浇轨道下部分，平均厚度40～55cm，人工入仓，由2台50振捣器振捣密实后，人工压平，抹面成型；第2层厚70cm，此层模板采用自制钢模具，安装好后由人工入仓，2台50振捣器振捣密实后，移去钢模，人工抹面收边，接着进行下一个循环。
（2）侧顶拱混凝土浇筑。侧顶拱混凝土浇筑范围260°，混凝土采用75拌合站拌制，然后经19.5t斯太尔自卸汽车运到洞外存料斗后，由0.15m3挖机喂料至混凝土输送泵，最后通过125mm管径将混凝土压入仓内进行浇筑。混凝土浇筑分侧拱和顶拱两部分完成。浇筑前先对底拱混凝土间歇顶面凿毛清除，冲洗干净。第一部分侧拱混凝土分2层浇筑，每层厚40cm，浇筑时打开模板侧窗口，混凝土输送泵将砂浆压入仓内，摊铺均匀后，开始分层压入混凝土，分层从窗口插入振捣器振捣，为了确保混凝土振捣的密实度，模板外辅助用高频棒振捣，侧拱混凝土分两层对称浇。侧拱浇筑完毕后，关毕侧窗。第二部分顶拱混凝土，浇筑是将混凝土输送管道同顶拱预留管道接通，混凝土从顶拱压入仓内。附着振捣器贴住模板外部振捣，浇筑过程中要用锤击检查振捣密实情况，混凝土输送完后用铁插板将顶拱预窗管口封闭。两部分混凝土施工间歇时间不大于混凝土初凝时间。
4.拆模及养护
通过对侧顶拱混凝土在不同时段（24h、36h、48h、60h、72h）混凝土试块进行试验，发现混凝土试块在60h后强度最小值可达10.5MPa，一般值为12～13MPa，根据《水工混凝土施工规范》（SDJ－207－82）对顶拱混凝土拆模时间的规定：顶拱在混凝土强度达到设计标号的40%～50%后可拆模（即8～10MPa）。于是规定侧顶拱混凝土拆模时间不小于60h。混凝土浇筑完毕后，及时养护。根据隧洞混凝土顶部养护不挂水的特点，定时用喷雾器进行养护。
（三）施工监测
水利工程项目在开展过程中要提升对现场监控操作的重视，提升对隧洞围岩的稳定性能、设计参数以及实际的施工方式等因素的重视，加强对其施工质量以及效率、施工作业安全性的重视。在项目开展过程中，通过专业的监测人员加强对施工环境以及现场的调查，通过对其现场地质状况、周边位移操作、拱顶下沉等相关状况的分析与了解，对其相关策略数据进行及时反馈，进而提升整个水利工程项目建设中的整体质量与效率。
总之，水利工程隧洞施工环境复杂，施工难度较大，在具体施工过程中，需要结合实际情况，合理选择开挖和支护措施，同时还需要做好施工过程中的监测工作，确保开挖和支护施工的安全性，全面提升隧洞施工的安全和质量水平。
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论文作者:单磊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/25
标签：隧洞论文; 混凝土论文; 水利工程论文; 作业论文; 钢筋论文; 锚杆论文; 水利论文; 《防护工程》2018年第28期论文;