隧洞的作用是为了在水利工程中输水和泄洪,其开挖方式通常为穿过山内部,构造为封闭式的输水道。在水利工程中,隧洞按任务和功能的不同,可以分为泄水隧洞和放水隧洞,每一种隧洞的建设周期都比较长,同时施工的步骤和工序较复杂,这就需要加大水利工程隧洞的施工管理工作力度,以提高隧洞施工的质量,加快隧洞施工的进度。
1.水利工程隧洞的施工特点
1.1施工条件复杂
隧洞的开挖一般穿过断层的破碎地段,其薄层岩体的错动发育和小褶皱频发,岩室内应力的释放会导致围岩失去稳定性,同时,隧道往往经过岩石的堆积体混乱的地段,由于堆积体的结构松散,小结构之间的胶结性能差,承受压力和震动能力弱,隧洞施工过程中坍塌事故频频发生,同时这些复杂的条件为隧洞的施工带来了很大的难度。
除此之外,在隧洞开挖的过程中,地下水、岩爆、瓦斯的爆发需要充分考虑,隧洞施工中常常会遭遇暗河、或者水囊等,地下水夹带泥沙冲入隧洞,为隧洞施工带来了一定的难度。
1.2施工变更频繁
隧洞的开挖需要根据地质条件的变化而变更,施工过程中常常遭遇不可改变的地质条件限制,如暗河地带、储气层等,对于这些地带,如果提前可以预测,隧洞的开挖就要变更预设路线,这就导致一系列的安排和规划都要发生改变。
1.3施工工序繁琐
隧洞的施工是一项规模较大的工程,工序繁琐,并需要运用很多种类的施工技术来完成,如勘测技术、支护技术、临时报警技术等。隧洞施工中,一系列的施工步骤相互联系,并互相制约,只有完成一个工序后,才能进行下一道工序,同时一道工序出现问题,也会对其他工序造成不利影响,甚至出现链锁反应。
2.水利工程隧洞施工中存在的问题
2.1施工开挖前的勘测不准确
在隧洞施工方案设计中,对工程地质条件的认知和掌握极为重要,它是隧洞建设的导向和基础,同时也是隧洞安全修建决定性因素之一。对于施工所要经过的地段进行充分的调查研究,深入了解不良地质的位置、围岩结构和产状,同时对岩石周围的含水量和瓦斯含量进行勘测,并提前制定应对措施,以防不测。而很多施工单位在施工开挖前的勘测工作不到位,这就导致不能为支护设计参数和施工方案的优化提供依据,影响了对岩石爆裂、涌水、突泥等突发事件的预测,为隧洞的施工埋下了安全隐患。
2.2施工中的一些技术问题
隧洞开挖后,受力平衡体系会遭到破坏,同时应力重分布不可避免,这就要求施工单位对隧道进行及时的支护措施,选择合理的支护方法,同时对支护参数进行合理的设计,而很多施工单位支护技术薄弱,不能针对围岩的结构产状及时变更支护设计,对于支护参数的设计也不能根据隧洞开挖位置的自稳能力进行改变。除此之外,隧洞施工过程中,地质灾害临近警报机制不完善,塌方体地质体性质的鉴别技术,涌水量鉴别技术,瓦斯监测技术等均比较薄弱,这些问题都为隧洞的开挖带来一定的难度和阻碍。
2.3施工的安全、质量、进度问题
水利工程隧洞开挖时总会遇到安全问题和超欠挖等问题,这些问题会严重影响隧洞施工的进度和质量,施工中如果遭遇坍塌等重大安全事故,就会给隧洞工程带来比较严重的经济浪费。而很多施工单位不能解决安全、质量和进度之间的矛盾,总是顾此失彼,这就导致隧洞施工中的安全、质量和进度不能平衡发展,影响了隧洞工程的整体建设。
3.水利工程隧洞施工的管理措施
3.1规范隧洞工程的总体布置
隧洞按照功能可以划分为泄水隧洞和放水隧洞,按照水流性状可以分为有压隧洞和无压隧洞,隧洞的类型不同,其施工的具体方法也不尽相同,根据不同类型的隧洞,进行合理的施工布置,才能提供隧洞工程的整体水平。
隧洞的选线工作受到很多因素的影响和条件的限制,如地质条件、自然因素、施工条件等等,这就需要施工单位重视隧洞的选线工作,尽量使隧洞的施工路线有利于施工的质量和进度。避开地质条件复杂如开山岩破碎、地下水位高、可能滑坡的地段,以及上方有高层建筑物的地段;隧洞路线的选择应尽量短而直,如此可以减少工程的成本支出,避免很多意外事故的发生;对于隧洞的进出口,应该选择岩石完整并且坚硬的地段,这样可以使岁洞口更加坚固;隧洞施工线路位置的选择要有一定的围岩厚度,对于相邻梁随动间岩体的厚度一般应有三倍的洞宽岩体;考虑施工便利,隧洞选线要充分考虑施工便利,这样才可以提高施工进度。
3.2隧洞施工中的技术管理
支护的设计要根据隧洞选址地段的地质围岩的性质进行,同一地段的地质围岩种类不尽相同,而同一类围岩的结构产状也不同,这就造成隧道不同位置的自身稳定能力不同,支护的设计就要随时根据围岩性质的改变进行合理的调整。而支护参数过大就会增加工程的资金投入,支护参数过小又会导致支护强度不够,所以针对围岩的不同,要进行合理的支护设计和支护参数设计。
在隧洞的锚杆施工中,锚杆孔位的确定要根据围岩的情况进行,并作出明确的标记,钻头尺寸的选择要在钻孔之前进行,如果锚杆的插入在注浆之后进行,钻头的直径最少要比锚杆大15mm,反之,钻头的直径要比锚杆的直径大40mm以上,不同的锚杆具有不同的规格,也会加工出不同深度的钻孔,但锚杆支护必须紧跟开挖工作面,同时在岩石表面露出的长度要大于喷射混凝土的厚度。
为防止隧洞坍塌,提高隧洞的稳定性,需要进行隧洞衬砌施工,衬砌作业的时间要根据围岩的稳定性来确定,衬砌的方法和形式要充分考虑断面的围岩情况、防渗、支护情况等,同时,根据隧洞穿越层的地质变化,要及时对衬砌设计进行变更,衬砌的厚度要符合穿越层的实际情况和要求。
3.3施工现场的管理
水利工程隧洞的施工条件比较严峻,同时存在很多不确定的因素,这就要求施工单位做好施工阶段的管理工作。首先组建管理小组,任用具有较高管理水平的人员对隧洞的施工进行严格的实时管理,保持隧洞周围和隧洞中的清洁,为隧洞的施工提供良好和便利的施工条件;其次规范施工过程中的人员操作和机械运作,对操作人员和技术人员的行为进行监督,发现不规范的行为,对其进行批评教育,督促其改正。水利工程隧洞的施工过程中需要运用到凿岩台车、推进机、锚杆台车等机械设备,这些机械设备的管理至关重要,定期对这些机械进行检修和维护,做好保养工作,会大大提高施工的效率和质量。
3.4施工监控机测量校核
水利工程隧洞的施工环境相对比较封闭,所以要对施工地段和周围的地质进行严密的监控和测量校核。在爆破施工之后要对围岩的种类、岩层倾角等进行确定,判断其走势和发育状态;对初期的支护和二次衬砌进行观察,结合围岩的发展趋势,制定支护的安全信息反馈,以判断支护是否合理、稳定;在Ⅳ和Ⅴ类围岩中设置断面,并在断面上设置两条水平测线,采计测量,边墙与拱部的相对位移,以提前做好应对机制。
结论:水利工程隧洞的施工具有条件复杂、变更频繁、工序繁琐等特点,同时施工中存在一系列的问题,如施工开挖前勘测不准确、施工中存在一些技术问题、施工的平衡问题难以解决等,这些问题都会阻碍隧洞施工的总体水平。所以,加强水利工程隧洞的施工管理尤为重要,规范隧洞工程的总体布置,并加强隧洞施工中的技术管理,同时对施工阶段的管理提起重视,如此才能有效提高水利工程隧洞的施工质量。