浅论长距离水工隧洞施工方法

浅论长距离水工隧洞施工方法

杨明华

云南省水利水电工程有限公司 云南 昆明 650000

摘要：本文以实际工程为例，重点阐述长距离水工隧洞施工方法，以期提升长距离水工隧洞施工质量、施工安全及施工进度，降低施工成本，并为类似研究提供参考。

关键词：长距离；水利水电工程；隧洞施工

引言：水利水电工程是我国基础设施的核心构成，水工隧洞建筑在引水、输水、导流、泄洪、发电等广泛采用。伴随着技术的不断进步和发展，工程规模也逐渐扩大，长距离隧洞施工也逐步成为研究的重要内容。如何更好地选择隧洞施工方法，保障工程质量、进度及安全是现阶段需要解决的首要问题。所以，为了实现此目标，有必要探究长距离水工隧洞施工方法。

一、长距离水工隧洞施工特征

第一，地质条件对施工影响较大，如遇到高地压、高地下水、断层破裂带、溶洞及有毒有害气体等情况，对施工进度、安全产生影响。

第二，工序工种繁多。彼此之间存在交叉、干扰，施工单位需要做好施工组织设计。

第三，隧洞施工事故多发。隧洞施工通常在深水下，不仅要承载较大的山岩压力，还要承载高速水流、高水压作用力。同时，隧洞的断面较小，洞线比较长，隧洞施工从开挖、衬砌直至灌浆作业往往要在地形复杂地质条件想地下完成，安全风险大。

第四，技术要求较高。长距离水利水电隧洞施工规模较大，技术问题繁多，特别是用电、排水、供风、运输等方面的组织计划要求很高，需具备高超的施工技术及丰富的施工经验。在施工时，要选择科学的技术手段，保障施工安全、进度与质量，有效控制施工成本。

二、长距离水工隧洞施工方法

（一）钻爆法

钻爆法在隧洞施工中比较常见，特别是长距离水工隧洞施工中经常会用到。此方法主要是用钻孔、装药以及爆破等方式对岩石开凿，以此来达到施工的目的。在长距离水工隧洞施工中，由于地质环境比较复杂，节理裂隙、岩石硬度等地质条件多样变化，所以，在应用钻爆法时要结合施工的具体情况合理选择和调整。在硬岩层中，一般要选择光面爆破技术，从而能够减少对围岩的影响。同时，钻孔是整个施工过程的关键，钻孔的角度、深度以及位置对于爆破的质量及效果都会产生影响。所以，对于钻孔设备以及技术水平的要求特别高。加之钻爆法在施工过程中会产生强烈的噪音以及震动，还会影响周边的环境，所以，在施工前期，施工单位需要安排专人对周边环境全面评估，做好施工组织设计工作，针对性制定合理的施工方案以及技术举措，从而能够保障施工质量及安全。

（二）盾构法

盾构法经常在长距离水工隧洞施工中应用，这是一种全机械化的施工方式，盾构施工法的关键在于应用盾构机在地下开展挖掘、衬砌工作，以此来建构隧洞。盾构机是一种钢管机械，型号较大，其设计旨在抵挡外向水压以及地层压力，盾构机的构成主要有切口环、支撑环和盾尾，其外形大部分是圆形，但在不同的施工中也会有马蹄形、半圆形等形式存在。盾构施工法的流程主要有稳定开挖面、盾构机挖掘、衬砌。在挖掘时，盾构机的切削装置通常会先开展土体开挖，运用土体机械把土体运到洞外，用千斤顶在后部加压顶径，将预制混凝土管片拼装完成，由此，便能构成隧洞结构。盾构法在长距离水工中的应用优势有安全、高效，还能缩短施工周期，为工程单位节省资金成本，应用价值较高。

（三）TBM法

TBM是全断面隧洞掘进机法，也经常在长距离水工隧洞施工中应用，其可以在岩石硬度较高、地层复杂的山岭隧洞中应用。此方法应用的优势在于施工速度快、掘进精度高、安全性高且具有良好的环保性。如TBM法选择机械控制，实施全断面掘进，应用的是旋转切削，与钻爆法相比，此施工方法能减少对围岩的扰动，降低隧洞塌方风险。在应用时，施工人员需做好现场勘察和设计交底工作，将TBM设备安装好，具体要结合隧洞的直径以及长度等参数确定、调试，而后启动设备开始掘进。在掘进的过程中，还要做好隧洞支护、衬砌等工作，而后结合围岩的实际情况选择支护方式，开展混凝土浇筑等工作。当贯通隧洞后，水利水电工程单位还要安排专人负责验收、总结工作，全面性地评估和验收隧洞的质量以及安全等内容。

三、应用案例

（一）项目概况

某大型水利水电工程要开展长距离隧洞施工。此隧洞长度是2km，断面是城门洞形，高度是10m，宽度是8m。地质勘察结果显示，隧洞穿越地层是页岩、砂岩，围岩条件比较复杂。结合具体情况以及技术可行性分析，选择钻爆法实施开挖。

（二）施工方法

1、施工准备

隧洞施工前，要安排专人做好前期的施工测量、超前地质预报等工作，保障隧洞贯通精准。同时，还要搭建临时设施，如临时仓库、加工厂、拌合站、供电系统、供排水系统、施工道路等。

2、洞口开挖

隧洞进口段要实施边坡开挖与支护、洞口锁扣，保障洞口段的稳定性。

3、洞身开挖

结合隧洞的断面尺寸、围岩情况，选择合适的开挖方法。对于软弱围岩，要选择多循环、短进尺的开挖方式，以减少对围岩的扰动。对于硬质围岩，要选择钻爆法的方式完成开挖。

4、支护和衬砌

隧洞开挖施工后，还要开展支护、衬砌工作，从而能够保障隧洞稳定、安全。比较常见的支护方式有混凝土喷射、锚杆、钢拱架等。衬砌要选择钢筋混凝土或者混凝土，从而能将隧洞的承载能力提升。

5、隧洞灌浆

隧洞衬砌后，还要开展回填灌浆工作，以此来保障隧洞的结构安全及防渗性能。对于有压隧洞，应进行固结灌浆，确保隧洞安全运行。

6、监测和维护

隧洞开挖支护过程中必须定期进行监测，发现变形位于立即采用措施加强支护，隧洞衬砌完成后，要实施监测与维护，从而能保障隧洞的安全和稳定运行。

（三）应用效果

本项目中，施工人员应用钻爆法，施工过程中，测量定位放样，精准确定钻孔位置。然后开展钻孔作业，选择潜孔钻钻孔，孔径是90mm，孔深结合围岩级别、设计要求合理确定。同时，开展装药爆破、乳化炸药等工作。在此过程中，施工人员严格把控钻孔的精度、深度以及装药量，结合炮眼布置方式、爆破方法合理装上药量，保障了爆破效果及施工安全。在爆破过程中，严格把控爆破范围、爆破威力，并未影响周边环境，还充分保障了施工安全。

四、结语

综上所述，探究长距离水工隧洞施工方法极具现实价值和意义。施工人员需根据长距离水工隧洞施工的实际情况，科学选择隧洞施工方法，严格把控各个环节的施工质量，由此，能够有效提升隧洞施工质量、安全及效果，还能推动长距离水工实现可持续发展。

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作者简介：

杨明华（1972年9月），男，汉族，云南马龙人，本科，高级工程师，主要从事水利水电工程建筑施工、项目管理工作。