摘要：隧洞施工是水利水电工程建设的重要环节之一，也是水利水电工程建设中难度的一部分。为了高质高效的建成水利工程，施工单位应当慎重对待水工隧洞施工，明确水工隧洞施工技术管理的重点，进而科学、合理的展开水工隧洞施工技术管理，以便该项施工技术能够有效实施，提高水工隧洞施工质量。基于此，本文将通过分析乌干达卡鲁玛尾水隧洞工程类型及特点，进而分析水工隧洞施工技术管理的重点，以供参考。
关键词：水工；隧洞；施工
引言
我国高度重视基础设施建设的，水利工程建设项目不断增多。此种情况下，为了高质高效的建成水利工程建设，应当明确工程建设的重点，如水工隧洞施工，进而选用适合施工技术，并且加强施工技术的管理，以此来有效控制水工隧洞施工，为提高隧洞施工的质量、效率、可靠性、安全性创造条件。回顾以往水工隧洞施工实际情况，确定要想使水工隧洞施工技术管理能够充分发挥作用，应当详细了解水利工程实际情况，明确管理重点，进而合理规划管理方案，以便科学化、合理化的开展水工隧洞施工，为高质高效的建成水利工程奠定基础。由此看来，明确水工隧洞施工技术管理要点，强化施工技术管理是非常有意义的。
1水工隧洞工程类型
以往水工隧洞工程建设实际情况，确定按照隧洞工程来进行分类，包括泄水隧洞和防水隧洞。其中，泄水隧洞是用从水库放出用水者所需水量，并且能够配合其他泄水建筑宣泄洪水或者排沙等。它还可以根据隧洞输水时的水流性状不同而分为有压隧洞和无压隧洞，如引发电的隧洞被称为有压隧洞；而具有泄洪、排放水库泥沙或者施工倒流等用途的隧洞被称为无压隧洞。另外，我们还可以通过隧洞形状来判断是有压隧洞还是无压隧洞，如马蹄形断面或者圆形断面的是有压隧洞；而圆形或者城门形断面的是无压隧洞。一般情况下，隧洞是有进口段、洞身及出口段构成。其中，进口段一般会通过设置塔式、竖井式或者斜坡式的拦污栅与闸门等；洞身则会结合具体工程的水流条件与地质条件、施工条件而定。
2水工隧洞施工技术
2.1隧洞开挖施工技术
2.1.1开挖方式
在水利工程尾水隧洞开挖施工过程中，工程的施工需要按照施工的具体情况进行施工开挖工作，这样能够有效保证施工的进度和施工质量，保证施工过程的有序进行，能够有效防止施工过程中出现的一些问题。在施工的过程中，需要对岩石情况进行判断，包括岩石的类型、断面情况等进行分析和了解，主要包括两种形式的开挖方式和技术。（1）全断面开挖方式。这种全断面的开挖适宜于围岩相对比较好的洞室开挖中，这种开挖方式能够提升水利工程隧洞施工的效率，能够在保证施工质量的同时保证工程施工的进度，对于一些弱势围岩，可以使用钻爆技术进行开凿，做好防护措施。（2）分层开挖方式。这种开挖方式主要是应用在大断面开挖施工上，按照设计断面按尺寸，根据施工机械尺寸的特点。将隧洞分为上下两层进行开挖，该方法上层开挖采用光面爆破开挖，下层由于临空面的增加可采用预裂开挖（类似于明挖），加快施工进度。
2.1.2台阶开挖技术
台阶环状开挖施工中，应采用预留核心土挖掘形式，在施工中始终遵循“安全第一、质量至上”的方针进行操作。水工隧洞工程施工前，施工单位应实地进行勘测，根据施工地点、地质环境以及周围自然环境进行全面分析，并做好施工计划和施工方案。尤其对特殊的施工区域应进行区别对待，可采用台阶开挖技术形式进行针对性施工。由于台阶开挖形式挖掘速度缓慢，应对该施工地点做好相应防护措施，并对施工台阶的高度、长度等进行有效控制，使之封闭成环来提高施工质量。
2.1.3光面爆破技术
在水工隧洞洞身开挖过程中会受到地质环境等多方面因素影响，会严重影响到隧洞施工质量，因此在隧洞工程施工前对隧洞洞身开挖施工技术进行分析。在水工隧洞开挖过程中主要利用光面爆破进行隧洞的开挖施工，光面爆破施工在施工前应注意对岩石岩性的判断，确定合理的装药参数以及布孔方式；其次施工中对于不同的岩石硬度，及时调整装药量，尤其软岩洞段进行的光面爆破施工，应控制爆破的装药量，尤其控制单响药量，减少爆破震动对围岩的扰动。
2.1.4开挖注意事项
对隧洞围岩进行开挖施工时首先需做好支护工作，对于特殊软弱地质应采用人工作业和机械挖掘机作业相结合的方式。（1）针对人工作业方式无法开挖的区域应利用台架手持风钻进行钻孔，再对水工隧洞洞身进行松动爆破施工。（2）一般出渣方式为上台阶出渣，需要通过人工翻渣处理；下台阶出渣要利用挖掘机等机械处理。（3）洞身土石开挖应采用循环进尺方式，直至架立隧洞洞身的拱部钢架全部结束后再对缩脚锚杆进行设置，确保钢架不出现悬空或沉降问题，检查完毕后对系统锚杆进行喷网支护。另外在隧洞上级围岩拱部支护完毕后，可以利用弱爆破施工和风镐施工相结合进行开挖作业，避免施工环节破坏初期支护设施。需要注意的是隧洞洞身上、下台阶之间需按照施工图纸预留一定坡度。所有开挖工作结束后，要结合自身地质情况设置好临时仰拱。对于隧洞洞身下台阶开挖方式，也需要利用人工作业及挖掘机作业相结合的作业方式进行钻孔爆破作业，要注意检查防止出现拱角悬空的现象。洞身开挖施工后，要随着开挖进度做好下部钢架以及钢筋网锚杆等结构布置，以便进行混凝土喷射施工以及混凝土灌注施工等，从而使其与洞身拱墙构成完整支护整体。
2.1.5钻孔和爆破
在对隧洞的开挖过程中，需要有专业人员进行辅助开挖工作，保证开挖过程的安全。其中主要使用到的开挖工具包括长度为4.5m的锚杆，c20样式的混凝土和钻孔工具，对于钻孔的施工需要在图纸设计的基础上进行，按照图纸上的相关设计规范进行钻孔，而且钻孔之间的偏差需要保持在一定的范围之内。装药爆破需要按照爆破的参数和指数做好相应方面的工作，在完成爆破工作之后，需要做好通风散烟工作。
2.2隧洞锚杆支护
在输水隧洞的施工过程中，锚杆支护技术也是十分重要的。锚杆的选择，需要根据围岩的情况和相关的钻孔情况，选择适宜的锚杆类型和规格，对于土层的钻孔施工，需要采用一些比较专业的设备，锚杆的孔位都会存在一定的偏差，通过控制施工质量，也能够充分保证施工效果；对于锚杆的使用也是有一定限制的，需要按照实际的施工情况，截取锚杆的长度，进行除锈处理，还要控制其厚度，还有注入砂浆时，要快慢适宜，控制好注入的速度，将锚杆插入到里面；对于不同等级的围岩进行施工，锚杆支护技术都是有不同要求的，锚杆施工之后，需要进行混凝土的喷射施工。严格控制混凝土的喷射。混凝土的抗压强度也是比较严格的，做好喷射之后的维修和养护工作，还要重视喷射的方式，以防粉尘的回弹。控制好混凝土的原材料质量，确保施工的有效性，水泥的选择应该是普通的硅酸盐水泥，砂石选择中砂和细砂，还有一些添加剂的应用能够增强其性能。严格控制混凝土的配比和搅拌，避免掺入一些杂质，不能用脏水搅拌，要保证搅拌出来的混凝土质量，能够有效控制施工效果。3.4输水隧洞的防排水系统安装水利工程输水隧洞的施工主要是进行输水系统的安装，隧洞进洞之前，需要充分设置好排水系统的安装工作，对洞内的排水情况进行细致分析，包括出水量大小、出水位置和变化规律等的记录和观测，不断改善防排水措施，及时处理好排水系统。对于反坡排水，需要采取机械抽水。
2.3衬砌施工技术
2.3.1施工准备工作
水利工程施工较为复杂，包含多方面的工作，衬砌工作为水利工程建设过程中的重要部分，做好衬砌工作的前提是必须设计合理可行的施工组织方案，施工之前将工种合理安排分配，安排好施工场地的供电与供水，将设备提前进行调试，确保机械设备在施工过程中能够稳定运行。除此之外，要安排工作人员对机械设备定期进行检测，及时排除故障，为确保工程顺利进行奠定基础。
2.3.2原材料及配合比控制
在拌混凝土的过程中应注意原材料的配合比，混凝土拌合的主要原材料包含水泥、粗骨料、细集料、矿物掺合料及外加剂。混凝土的拌合质量与各类原材料的质量密切相关，在采购这些原材料时应严格把守质量关。（1）水泥质量的控制。水泥在混凝土的拌合中作为胶凝材料至关重要，质量合格的水泥才能够达到胶凝的目的，确保混凝土的质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，水泥的选择就显得尤为重要，通常情况下以生产规模来判断水泥的质量好坏，所以应选择大型水泥生产企业，检查水泥中掺合料、调凝剂及熟料的比例，避免使用铝、碱等含量较高的水泥材料。（2）粗骨料、细骨料的质量控制。粗骨料主要包含卵石以及碎石等，细骨料为河砂等。两种骨料的质量、粒径应达到使用的标准。与此同时，应将两种骨料分类堆放，避免各类骨料之间相互掺杂，进而在应用中产生混乱，影响工程质量。雨水冲刷对骨料会产生一定的影响，所以应在雨水多发季节遮蔽好骨料或者进行转移，防止因雨水等自然因素对骨料的质量产生影响。除此之外，为了避免杂质与粗细骨料混合，应将骨料的表面清理干净。（3）掺合料的质量控制。混凝土的和易性与掺合料的质量密切相关，控制好掺合料的质量至关重要。同时需测验掺合料的物理性能。（4）外加剂质量控制。混凝土外加剂的作用是：当水泥用量和流动性不变时，降低用水量，使得混凝土的耐久性及强度增大；当和易性不变时，降低用水量时水泥的单位用量也降低，降低水泥的用量，节省水泥。（5）拌和用水质量控制。当混凝土和易性以及凝结硬化不受影响时，控制用水量以及用水的质量，避免水资源浪费。混凝土配合比对于混凝土质量控制来说至关重要。混凝土配合比设计的依据为混凝土的强度等级、坍落度及耐久性。混凝土的配合比直接影响混凝土的浇筑质量，配合比设计合理的混凝土在运输过程中不会产生凝结硬化，使得现场浇筑的质量得到保证。针对混凝土配合比实验时应用的材料进行分析，例如水泥的细度、存放时间以及标准稠度等，掺合料的需水量、细度变化，必须有可靠地实验数据。依据生产条件、季节以及原材料的质量进行混凝土配合比设计，详细了解原材料的生产环境，合理设计混凝土配合比。
2.3.3混凝土浇筑
混凝土浇筑作业前，需要准备好必备的工具，如磨光机、搅拌机，如现场没有电源的情况下，需要准备好备用电源；在三通一平作业后，需要保障水电供应正常，待各种准备工作作业完毕后，对施工人员技术交底后则可以进行混凝土浇筑作业。浇筑作业首先需要防止模板在伸缩缝位置附近加装泡沫板，如果模板较为干燥需要进行洒水湿润作业，避免水分流失过多造成裂缝现象发生。如果采用现场拌制混凝土，则需要机械搅拌机的溶剂≥0.4m3，拌制完毕后需要控制好坍落度和水灰比之后，迅速运至工地进行浇筑作业。水工隧洞衬砌混凝土裂缝的预防策略在水工隧洞衬砌混凝土裂缝预防管控工作中，要结合实际问题建立健全完整的处理机制，整合设计实际价值，从根本上优化其实际水平。
2.3.4混凝土养护
在衬砌施工中主要以混凝土材料为主，施工过程中要对混凝土支模、振捣等施工工作进行严格监督，同时水泥混凝土后期养护也特别重要。因此在水工隧洞混凝土施工后应做好后期养护工作，混凝土凝固后达到施工最终目的，进一步科学养护才能达到最佳强度。一般养护不低于28d，可适量覆盖草帘、苫布等遮盖物，特别注意混凝土内外温度差，为了降低温度梯度影响，每天至少两次喷雾或洒水湿润来保证混凝土质量，科学养护可以提高衬砌施工后期防水性能。
2.4回填灌浆施工技术
回填灌浆施工技术在采用了钢筋混凝土或预应力混凝土衬砌顶拱设计的水工隧洞工程中比较常见，应用该技术能够有效地提升顶拱的强度与稳定性。总结以往施工经验，确定回填灌浆施工容易出现这样或那样的问题，导致施工质量不佳，进而给水工隧洞工程带来不好的影响。所以，在管控回填灌浆施工之际，应当总结性分析这一施工环节容易出现的问题，进而有侧重性地控制回填灌浆施工，如明确灌浆试验的相关标准，严格控制灌浆试验全过程，保证试验数据的真实性和精准性，以便合理设计回填灌浆施工方案；在具体进行回填灌浆施工中严格按照施工要求来控制施工作业，尤其是细节之处，避免质量隐患遗留，降低水工隧洞施工质量。另外，考虑到施工人员的操作行为容易造成回填灌浆施工质量不佳，所以还要注意组织施工人员进行必要的培训活动，提高施工人员的专业水准，使之能够规范化、标准化作业。
2.5隧洞混凝土裂缝加固技术
2.5.1粘钢加固
利用胶粘层将钢板粘贴在混凝土的表面，使得钢板和混凝土构建共同承载荷载，从而实现加固的目的。粘钢加固混凝土技术还可以有效的控制裂缝的产生以及裂缝的不断扩展，是一种有效的水工隧洞混凝土裂缝加固策略。相比于传统的混凝土补强技术，粘钢混凝土加固技术有以下几个优点：一是粘钢混凝土技术的施工步骤较为简单，施工便捷，在施工完成后由钢板和混凝土结构共同承载荷载，可以将钢板的性能充分地发挥出来。二是硬化的时间较为短暂，施工速度较快，对结构的正常使用没有影响。三是对结构的自重影响不大，钢板自身的厚度和重力相对于混凝土结构很小，对于结构自重的影响很小。四是加固效果较好，胶粘剂的种类有很多，其与混凝土基面有较好的黏结度，可以充分发挥钢板的强度，改善混凝土的抗裂和抗渗性。
2.5.2碳纤维加固
碳纤维加固混凝土技术是利用胶粘层材料将碳纤维布粘贴在混凝土结构的表面部位，从而使碳纤维和混凝土结构成为一个整体，以达到结构加固补强及改善结构受力性能的目的。胶粘层的材料包括浸渍树脂胶以及找平材料和底漆材料，找平材料的作用是将混凝土基面的细纹等缺陷填充好，增强结构表面的平整程度；底漆材料的主要作用包括提高混凝土结构的附着能力，加强联合部位的黏合强度。碳纤维的物理性能和力学性能都比较优良，在水工混凝土的加固补强方面用的也比较多。碳纤维补强的优势如下：一是碳纤维质量较轻，强度较大，对混凝土自身的重量影响可以不计，而且能提高结构整体的加固作用。二是有较好的抗腐蚀性，由于碳纤维不与酸碱盐发生化学反应，因此其稳定性较好。三是碳纤维补强技术的施工较为简单，工期短暂，不影响整体工程投入使用。
2.5.3CFRP加固
CFRP补强技术的优势比较明显，但是也存在一定的局限性，传统的底漆和找平材料在施工过程中有一定的要求，如其要求气温在5℃ 以上，空气的相对湿度不高于85%，混凝土基材表面的含水率应当适当，不能过高。因此，可以利用新型的混凝土结构的加固方式，即使用一种新型的弹性体材料—聚脲弹性涂层，它是一种可以改善碳纤维布加固混凝土结构的胶粘层材料，这种材料即使是在温度较低、空气湿度较大的环境中也可以使用，且不影响其正常的效果，可在低温、高湿度下作业。同时，聚脲弹性涂层在物理性能和力学性能方面可以改善胶粘层的性能，从而提高混凝土与CFRP之间的结合程度，将混凝土结构的耐久性和抗震性提升一个台阶。
结束语
水工隧洞工程施工容易受到施工环境、施工技术、施工设备、施工人员等因素的影响，导致工程施工质量不佳，相应的水利工程的坚固性、可靠性、使用性将有所降低。为了尽量避免此种情况发生，应当科学合理的落实水工隧洞施工技术管理。经过本文分析，建议加强对隧洞开挖、锚杆施工、喷射混凝土施工、衬砌施工、回填灌浆施工等环节的重视，尽量避免质量隐患和质量问题存在，为提高水工隧洞工程质量奠定基础。总之，强化落实水工隧洞施工技术管理是非常有意义的。
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论文作者:张健鹏,韩静,张荣
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/6
标签：隧洞论文; 混凝土论文; 水工论文; 作业论文; 骨料论文; 质量论文; 碳纤维论文; 《基层建设》2018年第17期论文;