水利隧洞工程的开挖施工和塌方处理

摘要：本文深入探讨水利隧洞工程开挖施工要点，对常用的开挖施工技术进行详细分析，并通过实际应用案例阐述技术的实施过程。同时，针对工程中可能出现的塌方问题，提出有效的处理措施，旨在为水利隧洞工程的安全、高效建设提供参考依据。

关键词：水利隧洞、塌方处理、施工技术

引言

水利隧洞作为水利工程的重要组成部分，在水资源调配、水力发电、防洪等方面发挥着关键作用。塌方是水利隧洞施工中较为常见且严重的问题，会对施工人员安全、施工成本以及工程整体进度造成巨大影响。因此，本文将深入研究水利隧洞工程开挖施工要点以及塌方处理措施，旨在安全、高效的建设水利隧洞工程。

一、水利隧洞工程开挖施工要点

1.1 施工测量阶段的要点控制

精确的施工测量是水利隧洞工程顺利开展的基础。在测量前，需对测量仪器进行严格校准，确保仪器精度满足施工要求。测量人员要依据设计图纸，对隧洞的轴线、进出口位置以及各个控制点进行精确放样。在施工过程中，要定期对测量控制点进行复核，防止因控制点位移导致隧洞施工偏差。此外，对于长距离隧洞，还需考虑地球曲率和大气折光等因素对测量精度的影响，采取相应的修正措施。

1.2 钻孔施工阶段的要点控制

钻孔施工质量直接关系到爆破效果和隧洞成型质量。钻孔前，要根据岩石特性、爆破设计方案等确定钻孔参数，包括钻孔直径、深度、间距以及角度等。在钻孔过程中，要保证钻机的稳定，防止钻孔偏斜。例如，使用潜孔钻机钻孔时，需将钻机牢固地固定在工作平台上，调整好钻孔角度后再开始钻进。同时，要严格控制钻孔深度，确保每个炮孔深度符合设计要求。对于不同类型的岩石，要选择合适的钻头和钻进速度。在硬岩中，可选用合金钻头并适当降低钻进速度，以保证钻孔效率和质量；在软岩中，则可提高钻进速度，但要注意防止塌孔。另外，要及时清理钻孔内的岩粉，避免岩粉堆积影响爆破效果。

1.3 爆破施工阶段的要点控制

爆破施工是水利隧洞开挖的关键环节。合理的爆破设计能够有效控制爆破震动、减少超欠挖现象，同时保证隧洞的稳定性。在爆破设计时，要根据岩石性质、隧洞断面尺寸等确定炸药类型、装药量以及起爆顺序。例如，对于软岩隧洞，可采用光面爆破技术，通过控制周边眼的装药量和起爆顺序，使隧洞周边轮廓平整，减少对围岩的扰动。在装药过程中，要严格按照设计要求进行操作，确保炸药装填均匀、堵塞密实。起爆前，要对爆破网络进行仔细检查，确保网络连接可靠，避免出现拒爆现象。

二、水利隧洞工程常用的开挖施工技术

2.1 全断面开挖施工技术

全断面开挖施工技术适用于围岩稳定性较好、断面尺寸较小的水利隧洞。该技术是一次性将隧洞整个断面开挖成型，具有施工速度快、施工工序简单等优点。施工时，通常采用钻孔爆破法进行开挖，配备大型机械设备，如凿岩台车、装载机、运输车辆等，实现钻孔、装药、爆破、出渣等作业的机械化。但该技术对施工设备要求较高，且在开挖过程中一旦出现塌方等问题，处理难度较大。

2.2 导洞开挖施工技术

导洞开挖施工技术是先开挖一个小断面的导洞，然后再逐步扩大到设计断面。这种技术适用于围岩稳定性较差、断面尺寸较大的隧洞。导洞的作用是为后续扩大开挖提供地质信息，同时可作为通风、排水和出渣的通道。根据导洞位置的不同，可分为上导洞、下导洞和中导洞等。例如，在某大型水利隧洞工程中，隧洞穿越断层破碎带，围岩稳定性差，采用上导洞开挖施工技术。先开挖上导洞，对围岩进行支护后，再逐步向下扩大开挖，有效保证了施工安全。

2.3 锚杆加固支护技术

锚杆加固支护技术是在隧洞开挖后，通过向围岩中打入锚杆，将不稳定的围岩与稳定的岩体连接在一起，提高围岩的稳定性。锚杆的类型有很多，如普通水泥砂浆锚杆、树脂锚杆、预应力锚杆等。在选择锚杆类型时，要根据围岩条件、隧洞设计要求等因素综合考虑。例如，在围岩破碎、地应力较大的区域，可采用预应力锚杆，通过施加预应力，提高围岩的承载能力。锚杆的长度、间距和布置方式也需根据实际情况进行设计，确保支护效果。同时，在锚杆施工过程中，要保证锚杆的安装质量，如锚杆的插入深度、锚固力等要符合设计要求。

2.4 混凝土衬砌隧道施工技术

混凝土衬砌是水利隧洞施工的重要环节，其作用是承受围岩压力、防止渗漏以及保护隧洞围岩。混凝土衬砌施工一般分为现浇混凝土衬砌和预制混凝土衬砌两种方式。现浇混凝土衬砌施工时，需先安装模板，然后进行混凝土浇筑。模板的安装要牢固、平整，确保混凝土浇筑后隧洞的尺寸符合设计要求。混凝土浇筑过程中，要控制好浇筑速度、振捣质量，防止出现蜂窝、麻面等质量问题。预制混凝土衬砌则是在工厂预先制作好混凝土衬砌管片，然后在隧洞施工现场进行拼装。

三、水利隧洞开挖施工技术应用案例

3.1 工程概况

以某水利隧洞工程为例，该工程位于山区，隧洞全长 3000m，设计断面为城门洞型，尺寸为 5m×6m（宽 × 高）。隧洞穿越的地层主要为砂岩和页岩互层，部分地段存在断层破碎带，围岩稳定性较差。工程的主要任务是将上游水库的水引至下游灌溉区，同时兼顾发电功能。

3.2 开挖施工技术

针对该工程的地质条件，采用了导洞开挖施工技术结合锚杆加固支护技术。先在隧洞顶部开挖一个 2m×2m 的上导洞，采用人工风钻钻孔，小药量爆破，每循环进尺控制在 1.5m 左右。导洞开挖后，及时对围岩进行锚杆支护，锚杆采用长度为 3m 的普通水泥砂浆锚杆，间距为 1.2m×1.2m。在导洞贯通后，再从导洞底部向两侧逐步扩大开挖，采用台阶法施工。每开挖一层，及时进行锚杆支护和喷射混凝土支护，喷射混凝土厚度为 10cm。在通过断层破碎带时，采用超前小导管注浆加固围岩，小导管长度为 4m，间距为 0.3m。同时，加强施工监测，根据监测数据及时调整支护参数。在混凝土衬砌施工方面，采用现浇混凝土衬砌，模板采用钢模板，混凝土由搅拌站集中供应，泵送浇筑。通过采用上述施工技术，该水利隧洞工程顺利完工，经检测，隧洞的各项指标均符合设计要求。

四、水利隧洞工程塌方处理措施

当水利隧洞工程发生塌方时，应立即停止施工，组织人员和设备撤离现场，确保施工人员安全。然后，对塌方情况进行详细调查，包括塌方规模、塌方部位的地质条件等。对于小型塌方，可采用清除塌方土石后及时进行支护的方法。先要对塌方周边的围岩进行加固，如增设锚杆、喷射混凝土等，然后逐步清除塌方土石，在清除过程中要注意观察围岩变化，防止二次塌方。清除完成后，及时进行衬砌施工，确保隧洞的稳定性。对于大型塌方，处理难度较大，通常采用先支护后处理的方法。然后，采用注浆加固技术，将水泥浆或化学浆液注入塌方区域，使松散的土石胶结在一起，提高其稳定性。在塌方处理过程中，要加强施工监测，实时掌握围岩变化情况，确保处理措施的有效性和安全性。

五、结语

水利隧洞工程开挖施工涉及多个环节和多种技术，每个环节的施工要点都需要严格把控，才能确保工程质量和进度。同时，塌方作为水利隧洞施工中常见的问题，需要制定科学合理的处理措施，以保障施工安全和工程顺利进行。在实际工程中，应根据工程的地质条件、设计要求等因素，选择合适的开挖施工技术和塌方处理措施，并不断总结经验，提高水利隧洞工程的建设水平。

参考文献

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