摘要：水利工程建设中隧洞工程属于一项基础性的施工项目，但是在隧洞进行的过程中极其容易受到外在因素的影响，进而对水利隧洞工程的总体质量的提升产生负面影响。基于此，要维持水利隧洞工程施工的安全性，就需要在原有的基础上进行开挖施工的升级，以提升开挖施工工程的可靠性。
关键词：水利工程；隧洞开挖；隧洞支护；隧洞衬砌；塌方处理
1 引言
本文针对现阶段水利隧洞施工特点进行分析，主要解决在人工钻爆开挖、拱架锚喷支护及混凝土衬砌中存在的问题，结合新疆某引水隧洞为实例，介绍了在施工过程中应注意的主要技术要点及对塌方的预防和处理的有效方法，对隧洞施工的安全、质量、进度提供了有效的技术支撑，具有重要的现实意义。
2 隧洞开挖相关技术
2.1 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方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6 m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循环作业时间。正反水力连续循环作业装置将连续正循环和连续反循环的功能集于一身，便于作业过程中根据具体情况灵活选择循环方式，很好地解决了作业过程中循环方式单一以及遇阻时处理手段有限的问题，应用前景广阔。
2.2 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4 m，第一循环间距 0．4 m，从第二循环起间距 0．8 m，每进尺2 m，打一循环超前锚杆孔，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 10 min，软化岩石。在超前锚杆孔内注入 4．1 m 超前锚杆，外留 0．1 m 与钢筋网片（20 cm × 20 cm）连接，用φ22 钢筋与外留 0.1 m 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。
3 水利隧洞工程开挖施工准备分析
水利隧洞工程开挖施工因为外在因素的影响，因此在开挖的过程中极其容易遇到许多不确定的因素，所以在水利隧洞工程具体进行之前需要结合外部因素的分析来提前做好施工准备。测量之中要注意开挖轴线、边线、以及开挖深度、坡度、控制线与控制桩，并结合永久性排水设施对排水系统进行布置。开挖区域的外侧可以设置截水沟，开挖的层面上需要对临时性的排水沟以及积水坑进行布置，在此基础上开挖时要有一定的坡度，将降雨雨水、施工产生的废水、围岩渗水以及工作位面所产生的内积水及时进行引排。与此同时，面临开挖边坡稳定状况，需要工作人员进行有效的监测，当边坡出现裂缝、掉块、滑动等情况时，水利隧洞的开挖工作要暂停，并及时的对围岩进行加固，以此来保证边坡在水利隧洞开挖工作进行中的稳定性。在以上工作开展时，首要保障的是开挖机械运行的高效性，以此来推进水利隧洞工程开挖工作的连续进行，要达到上述目标也需要在工程项目具体开始前对所运用的机械进行整体的保养，而在工程进行时对于机械要及时地进行养护，以维持机械的长期工作性质。
4 隧洞塌方处理及预防
在洞室开挖过程中，由于地质情况不同，在围岩类别较差部位容易引起塌方掉块现象，对洞室开挖造成一定影响，对施工人员的安全构成威胁，因此在地质条件较差段施工时所有施工人员应给予高度重视。结合本工程施工特点，一般从施工角度来讲，应做好以下几个方面，以更好的保证施工安全。
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4.1 缩短开挖进尺
对于地质情况较差，节理、裂隙较发育地段，在施工过程中应对施工计划及方案进行适当调整，适当减小每循环开挖进尺、减小单孔装药量是遇地质不良情况时的常用方法。在施工过程中应尽量保证断面轮廓的规整性，以便为后期支护创造较好的施工条件，有效降低塌方等事故的几率。
4.2 随时观测隧洞情况
在施工完成后应及时对围岩变形及沉降进行观测，并及时将数据记录整理，分析变化规律，如地质情况较为复杂时，应在适当的位置埋设收敛仪，以便对岩体稳定性进行超前预报，为施工提供可靠依据。
4.3 切实加强围岩支护
加强对围岩的支护是隧洞施工时的重要环节，能有效防止围岩在初期应力释放时产生的变形，及时且正确的对围岩进行支护能从根本上消除塌方。支护的方法有多种，不同的围岩类别在不同时期支护方式也不尽相同，在施工过程中应结合实际情况进行分析。
5 水利隧洞工程的功能
水利工程建设中的隧洞工程，其建设的主要目的是输水或者是泄洪，在建设时经常要开挖建成封闭式的输水管道，进而也被称之为水工隧洞。在建设中并不是所有的隧洞都会运用相同的开挖手段，这是根据隧洞本身所承担的任务，进而根据不同的任务来制定出不同的开挖方式。现阶段我国最常见的水利隧洞主要是放水隧洞以及泄水隧洞，其中防水隧洞是利用水库放出的水以实现灌溉、发电以及给水，而泄水隧洞主要是利用隧洞来配合溢洪道对超过警戒线的水量进行泄放，同时还可以进行泄放水电站尾水、检修枢纽建筑物等等。在我国有一条史上最为罕见的地下调水工程，其中所利用的就是水利隧洞工程，这是由潍坊市的白浪河开始，经过昌乐、安丘、坊子三市交界处，其被称为潍坊市白浪河水联系网隧洞工程。在这项水利隧洞工程中问题不断，最为严重的应该是地下暗河、断层塌方等难题，面对这些问题就需要从地质条件、岩土条件等方面来解决。通过以上的分析，能充分的了解到在我国水利隧洞工程建设的必要性，以及其开挖中所面临的困难。
6 水利隧洞工程开挖施工要点
6.1 施工测量工艺
水利隧道工程在实际施工过程中需要开展相应的测量工作，这项工作需要专业的测量人员进行，相关测量人员在开展测量工作时要对施工的具体情况进行掌握，再根据爆破设计的具体工程参数进行点位布孔。另外，在喷混凝土之前要完成水利隧洞开挖断面的测量工作，在测量时要注意将测量的间距控制在5m-10m 之间。此外，还要严格按照相关要求定期测量洞轴线，测量完成之后还要进行复测，以此保证测量的准确性。
6.2 钻孔施工要点
在水利隧道工程钻孔施工过程中要注意以下要点：首先，相关施工人员要按照测量定出的腰线、中线以及开挖轮廓线等开展钻孔作业。其次，在应用湿式风钻钻孔时，要检查风钻的机身以及螺栓等是否处于良好的工作状态，如果发现问题应该立即进行修理或者是更换，以此保证风钻能够正常运行。最后，在实际钻孔过程中为了防止超挖情况出现，应该使周边孔的外偏角严格控制在设备所能够达到的最小角度之内，另外光爆孔的偏差要控制在5cm 以内。
6.3 爆破施工的要点
在水利隧洞工程开挖施工中爆破施工非常关键，直接影响着整个工程的施工质量。在爆破施工过程中首先要根据实际的施工情况设计爆破方案，在方案设计过程中必须保证开挖断面的平整性和洞壁的平整性，同时要对炸药的用量进行严格的控制，在最大程度上减小爆破对围岩的影响。其次，在实际爆破施工之前，要进行爆破试验，具体的爆破方案确定之后要上报相关单位，监理工程师审批之后才能够进行爆破试验，通过试验的爆破效果对爆破的参数进行合理的选择。同时要根据施工现场的岩石性质以及岩石的级别变化程度适当地调整设计方案。最后，要确定爆破的关键点，根据施工现场的围岩情况进行断面开挖，并且严格按照爆破设计进行钻孔，钻孔的直径应该控制在38mm-42mm之间，并且要根据具体的钻孔设备对炮孔的深度进行确定。通常情况下都会选用防水乳化炸药，在钻孔内主要利用非点导爆管起爆。
7 结束语
综上所述，在进行水利隧洞工程中隧洞开挖塌方是其中不可忽略的问题，对水利隧洞工程的整体质量以及工程施工速度都产生极大的影响。因此在隧洞开挖时，要对其地质条件、围岩质量等因素进行充分的考量，以确保在后期隧洞工程施工中塌方状况的减少。但是在遇见塌方现象时，一定要牢记“小塌清，先支后清；大塌穿，先棚后穿”的原则，以此来提升实际施工的技术水平，进而借此来提升隧洞工程的总体质量。
参考文献
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论文作者:李伟晴
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/20
标签：隧洞论文; 围岩论文; 水利论文; 工程论文; 过程中论文; 钻孔论文; 测量论文; 《建筑学研究前沿》2018年第29期论文;