浅析水利工程中输水隧洞的施工方法

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发布时间：2012-05-11 08:05:26  更新时间：2012-05-11 08:35:21

　　【摘 要】本文通过作者的实际工作经验对水利工程中输水隧洞的施工方法和技术进行了阐述，方便大家在今后的输水隧洞施工中，参考与借鉴。

　　【关键词】水利工程 输水隧洞 施工方法 技术要求

　　一、输水隧洞洞口开挖支护施工

　　1、洞口开挖土石方应遵守下列规定

　　(1)进洞前应完成洞口排水系统。

　　(2)按设计要求进行边坡放线，自上而下分层开挖并及时支护，分层开挖高度宜为1m。

　　(3)清除洞口上方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石等，不留后患。

　　(4)洞口边坡开挖不得采用大爆破，爆破后应及时清除松动石 块。

　　(5)土质地层开挖后应及时进行支护。

　　2、洞口施工宜避开降雨期，雨季施工应妥善做好防护措施。

　　(1)开挖中应随时检查边坡，如有滑动、开裂等现象，应适当放缓坡度，保证边坡稳定和施工安全。

　　(2)洞脸采用土钉支护时，土钉水泥砂浆设计强度不低于 25MPa，土钉倾斜角度为 5～25°，土钉钻孔宜选用专门土钉钻机，孔径为 100mm～120mm，如塌孔，可带护壁套管钻进。

　　二、输水隧洞开挖施工

　　1、输水隧洞Ⅱ、Ⅲ类围岩采用全用全断面开挖。Ⅳ、Ⅴ围岩地段优先采用全断面开挖，如全断面开挖有困难时宜采用短台阶法施工。

　　2、当用钻爆法开挖隧洞时，应采用光面爆破。施工时，必须编制 爆破设计，按爆破图表和说明书严格施工，并根据爆破效果及时修正有关参数。

　　3、光面爆破的参数应根据工程类比法或通过现场试炮确定。

　　4、光面爆破应采用毫秒起爆方式。

　　5、开挖工作面的岩石爆破时，周边眼应采用低密度、低爆速、低 猛度、高爆力的**，用毫秒雷管或导爆索同时起爆。

　　三、输水隧洞锚杆施工

　　1、根据锚杆类型、规格及围岩情况选择钻孔机具，锚杆钻孔可采用一般凿岩机械，当在土层中钻孔时，宜采用干式排渣的回旋式钻机。

　　2、各类围岩锚杆孔位允许偏差为 150mm，孔深允许偏差为±50mm，孔径应大于杆体直径 16mm。土洞锚杆参照土钉施工。

　　3、锚杆应按设计要求截取杆体，并整直、除锈和除油，杆体钢筋保护层厚度不小于 8mm。

　　4、注浆时注浆管应插至距孔底50～100mm， 随砂浆的注入缓慢匀速拔出;随即迅速将杆体插入，锚杆杆体插入孔内的长度不得短于 设计长度的35%。若孔口无砂浆溢出，应将杆体拔出重新注浆。

　　5、在Ⅳ、Ⅴ级围岩及特殊地质围岩中开挖隧洞，锚喷支护必须紧跟开挖工作面，应先喷后锚再复喷，喷射混凝土厚度不应小于 50mm，锚杆施工宜在喷射混凝土终凝 3h 后进行。

　　6、锚杆杆体露出岩面的长度不应大于喷射混凝土的厚度。

　　四、输水隧洞喷射混凝土施工

　　1、喷射混凝土强度及防渗等级应满足设计要求，喷射混凝土1d龄期的抗压强度不应低于5MPa。

　　2、应根据对喷射混凝土的质量和作业条件的要求，以及现场的维修养护能力等选定喷射方式，同时尚应考虑对粉尘和回弹量的限制程度。

　　3、喷射混凝土原材料应符合下列要求

　　(1)应优先采用普通硅酸盐水泥。

　　(2)应采用硬质洁净的中砂或粗砂，细度模数宜大于 2.5，使用前应一律过筛。

　　(3)采用坚硬耐久的碎石或卵石，粒径不宜大于15mm，当使用碱性速凝剂时，石料不得含活性二氧化硅。

　　(4)应采用符合质量要求的外加剂，掺外加剂后的喷射混凝土 性能必须满足设计要求。

　　(5)混合水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。不得使用污水及 pH 值小于4的酸性水和含硫酸盐量按 SO4-计算超过混合用水重量 1%的水。

　　4、喷射混凝土配合比应通过试验选定，满足设计强度和喷射工艺的要求。

　　五、输水隧洞防排水施工

　　1、隧洞进洞前应先做好洞顶、洞口、辅助坑道口的地面排水系统，防止地表水的下渗和冲刷。

　　2、施工中应对洞内的出水部位、水量大小、涌水情况、变化规律、补给来源及水质成分等做好观测和记录，并不断改善防排水措施。

　　3、隧洞两端洞口及辅助坑道洞(井)口应及时做好排水系统;覆盖较薄和渗透性强的地层，地表积水应及早处理。

　　4、洞内顺坡排水，其坡度应与线路坡度一致;反坡排水，必须采取机械抽水。

　　六、输水隧洞衬砌施工

　　1、根据周边位移的量测结果判断围岩的稳定性， 决定衬砌施作时间。衬砌应在围岩和支护变形基本稳定并具备以下条件时施作：

　　(1)水工隧洞周边位移速率有明显减缓趋势。

　　(2)水平收敛(拱脚附近)速度小于 0.2mm/d，或拱顶位移速度小于 0.15mm/d。

　　(3)支护表面没有再发展的明显裂缝。

　　2、水工隧洞衬砌施工时，其中线、标高、断面尺寸和净空大小均须符合设计要求。

　　3、衬砌浇筑前应采取妥善的封堵或排水措施， 确保衬砌时初衬表面无水。

　　4、衬砌浇筑宜全断面一次浇筑，或先浇底板后浇侧墙、拱顶，不准设置反缝。

　　5、围岩地质条件比较均一的洞身段，只设置施工缝。 沿洞线的浇筑分段长度，根据浇筑能力和温度等因素确定，采用 8～10m，以免混凝土硬化收缩使衬砌产生裂缝。

　　6、衬砌材料的标准、规格及要求等，应符合设计要求。

　　7、混凝土的原材料必须同时送入搅拌机， 搅拌车在输送混凝土时不得停拌，自进入搅拌车至卸出的时间不得超过混凝土初凝时间的一半。 控制混凝土灌注的速度，两侧边墙的混凝土应对称分层灌注，到拱脚处停 1h 左右，待边墙混凝土下沉稳定后，再灌注拱部混凝土。 混凝土灌注速度过快，易产生裂缝。

　　8、适当延长拆模时间，使之缓慢地降温。 混凝土强度必须在达到5.0Mpa 后才能脱模，且脱模时间不宜早于 24h。

　　七、输水隧洞回填灌浆施工

　　1、二次衬砌完成后，必须对顶部进行回填灌浆。 回填灌浆前必须进行灌浆试验，以合理调整灌浆参数，保证灌浆质量。

　　2、回填灌浆应在衬砌混凝土达到 70%设计强度后进行。

　　3、灌浆压力应根据现场灌浆实验综合分析确定; 土洞钢筋混凝土衬砌宜采用低压灌浆，灌浆压力宜为 0.1 MPa～0.2MPa;岩洞钢筋混凝土衬砌宜采用 0.3 MPa～0.5MPa。

　　4、顶拱回填灌浆应分区段进行，每区段长度不宜大于 50m，区段端部必须封堵严密。

　　5、回填灌浆施工应自较低的一端开始，向较高的一端推进。

　　6、回填灌浆宜分为两个次序进行，一序孔可灌注水灰比为 0.5：1的水泥浆，二序孔可灌注 1：1 和 0.5：1 两个比级的水泥浆。

　　7、回填灌浆，在规定的压力下，灌浆孔停止吸浆，延续灌注 5min即可结束。

　　8、回填灌浆宜采用普通硅酸盐水泥，标号不低于 325号，不得采用火山灰硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。当地下水有侵蚀性时，可针对其侵蚀性质，选用抗酸性等特殊水泥。

　　八、输水隧洞塌方处理

　　1、塌方地段应加强预报工作。 处理塌方前，应详细调查其范围、形状、塌穴地质构造、地下水的分布活动情况等，查明其诱发原因和塌方类型，据此确定处理方案。

　　2、水工隧洞塌方应根据发生的部位、规模及地质条件，采取“治塌先治水、治塌先加强;小塌清、先支后清;大塌穿、先棚后穿”的原则，应先加固未塌方地段，防止塌穴扩大。采取喷锚支护、注浆、管棚等技术措施进行处理。

　　3、塌方地段防排水尚应遵守下列规定

　　(1)对于地表沉陷和裂缝，应采用不透水土夯填密实，并开挖截水沟，防止地表水下渗到塌穴和塌渣体内。

　　(2)塌方冒顶时，应在陷穴口地表四周挖沟排水，并设棚遮盖穴顶，防止雨水流入。

　　九、输水隧洞通风防尘

　　1、施工中作业环境应符合下列卫生标准

　　(1)坑道中氧气含量按体积计不应小于 20%。

　　(2)坑道内气温不宜高于 30℃。

　　(3)有害气体浓度：一氧化碳(CO)一般情况下不大于 30mg/m3，特殊情况下，施工人员必须进入工作面时，可为 100mg/m3，但工作时间不得超过 30min。二氧化碳(CO2)按体积计不得大于 0.5%。 氮氧化物 (NO2)在 5～8 mg/m3 以下。 甲烷(CH4)按体积计不得大于 0.5%;否则必须按煤炭工业部现行的《煤矿安全规程》有关的规定**。

　　(4)粉尘浓度要求：含 10%以上游离二氧化硅的粉尘，每立方米空气中不得大于 2mg;含 10%以下游离二氧化硅的矿物性粉尘，每立方米空气中不得大于 4mg。

　　2、隧道施工应采取通风、洒水等防尘措施，搞好个人防护，并定期测试粉尘和有害气体的浓度。