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摘要:水利隧洞施工的工作具有较高的难度,会被各类内外界因素所影响。当前时期,水利隧洞的运用范畴愈发宽泛,因此,水利隧洞施工在技术方面持续被完善,对于当前的状况来讲,我国的水利隧洞施工在技术方面依旧具备提高的空间,一些施工人员并不真正了解水利隧洞施工工作的重点,从而令相应的施工项目品质有所下降,为水利隧洞的运用带来了较大的安全隐患。
关键词:水利隧洞;施工技术;要点分析
1水利工程中隧洞工程的类型和特点分析
按照隧洞功能的不同,可以将其分为泄水隧洞和放水隧洞。所谓泄水隧洞指主要用来从水库放出用水者所需水量,泄水隧洞是用来配合其他泄水建筑宣泄洪水或排沙等;根据隧洞输水时的水流性状不同可将其分为有压隧洞与无压隧洞。引发水电的隧洞通常为有压隧洞,而泄洪、排放水库泥沙以及施工导流等用途的隧洞一般是无压隧洞。有压隧洞通常采用马蹄形断面或圆形断面,而无压隧洞则常用圆形、马蹄形以及城门形断面等。无压隧洞在输水时通常水流不会完全充满,而是保持一定的净空,具有自由水面,而有压隧洞运行时,水流则会充满整个断面,其内壁受到一定的内水压力,无自由水面。隧洞由进口段、洞身以及出口段构成,进口段一般会通过设置塔式、竖井式或者斜坡式的拦污栅与闸门等;洞身则会结合具体工程的水流条件与地质条件、施工条件而定。无论哪种隧道类型,在高流速状态下均严禁其同一段隧洞出现有压与无压的明、满交替运行状态,以避免造成负面的震动与空蚀现象发生。
2水利工程隧洞工程主要施工技术
2.1隧洞开挖施工技术
隧洞开挖方式有全断面开挖法和导洞开挖法两种。开挖方式的选择主要取决于隧洞围岩的类别、断面尺寸、机械设备和施工技术水平。合理选择开挖方式,对加快施工进度,节约工程投资,保证施工质量和施工安全意义重大。
(1)隧洞进、出口的边坡开挖要按照所设计的洞脸开挖坡比进行,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)隧洞横断面的最小尺寸,一般情况下,圆形断面的内径不宜小于1.8m,非圆形断面的高度不宜小于1.8m,宽度不宜小于1.5m,可采用掘进机、架钻台车、钢模台车等较大型设备施工,但其断面尺寸应通过技术经济分析确定;为了确保施工安全及建筑物的安全,隧洞进洞之前,最好先施工洞外建筑(明洞或暗渠),稳定洞脸及提高洞口施工的安全系数;水利工程隧洞施工规范规定,洞室开挖严禁欠挖,控制超挖,径向超挖值不大于10cm,且所有松散岩块要彻底清除,超挖回填必须用同标号混凝土回填,且不予计量。
(3)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。
(4)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。
2.2隧洞锚杆施工
(1)根据设计要求和喂岩情况确定孔位,并做出标记,开孔位置允许偏差为10cm;钻孔前要选好钻头尺寸,采用“选注浆后插杆”的程序,钻头直径应比锚杆直径大15mm以上,若采用“先插杆后注浆”的程序,孔口注浆时,钻头直径比锚杆直径大25mm以上,孔底注浆时,钻头直径应比锚杆直径大40mm以上;而钻孔的深度则由不同的锚杆而有不同的规定;在钻孔结束后,应清除干净孔内的岩粉和积水;
(2)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。
(3)锚杆杆体露出岩面的长度不应大于喷射混凝土的厚度。
2.3锚杆技术
要确定好开孔的位置,与设计偏差不得超过10厘米,要依据设计要求以及围岩实际情况确定开孔的位置。根据设计要求选择合适的钻头,控制好尺寸。若采用先注浆后插干的工序,要根据锚杆大小确定钻头直径,一般比锚杆直径大15毫米以上,若果选用先插干后注浆的工序,这时钻头的直径要比锚杆直径大出25毫米。孔底注浆钻头与锚杆直径差更大,约在40毫米以上。根据锚杆的不同确定钻孔的深度。结束钻孔的时候要记住清除孔内的杂物,在特殊地质情况下挖隧洞,应该结合具体情况喷混凝土或者挂网喷混凝土然后再用锚杆,以免施工中出现坍塌。开孔后要及时插锚杆防止塌孔。如果遇到挖孔困难,就要改选自钻锚杆或者管式锚杆。
2.4混凝土喷射技术
喷射机的合理选择是保证混凝土喷射技术的关键环节。要科学考虑工程的规模、进度、要求、流程等。选择合适的喷射机。湿式喷射机应该是首选类型。此类喷射机对于砂子的细度、含泥量、含水量的要求都很高。施工的时候要严格控制好砂子的质量,喷射前要彻底清除施工面的浮石、石渣、乱石等杂物,并用水冲洗喷射面,如果遇到岩层遇水受潮泥化的情况就要用高压风净化喷面。施工时,要从下到上,按照先喷底拱,然后边拱,最后顶拱的顺序分阶段喷射。在喷射的过程中要精心处理各段的结合部位,避免漏喷现象。使喷头垂直于喷面采用螺旋式喷法,控制好喷射距离,一般0.6―1.2米之间。每一次喷射的厚度要适宜,保持在5厘米左右,等待第一层混凝土凝固后再实施第二次喷射,直至达到要求的厚度,若终凝时间过长,那么再次喷施之前就要用高压风或者高压水将喷面清除干净,混凝土凝固两小时后要实施喷水达到养护的目的,如果气温过低,就要避免喷水,要根据实际温度采用相应保护措施,保温防冻。
3水利工程隧洞施工过程中应当注意的五大问题
对于水利工程的隧洞施工过程而言,必须重点注意五大问题:一是钢筋、骨料、水泥、外加剂以及模板等施工材料必须以《水工混凝土施工规范》等相关规范为依据进行执行;二是对于坍落度以及混凝土配合比而言必须通过实验进行确定,且待监理工程师签字之后方可对这些施工材料进行使用;三是为确保混凝土质量,必须杜绝进行混凝土配合比的随意更改,应先经过试机之后方可进行工作,通常其允许偏差如下:水、水泥及外加剂溶液为±1%,骨料则为±2%。四是应尽可能将运输时间缩短,以尽量减少转运的次数,防止漏浆、离析、泌水以及过多混凝土坍落情况的发生。五是混凝土入泵时坍落度通常保持在8—14cm间,输送前必须确保输送导管的紧密性,防止漏浆的发生。混凝土输送过程中应确保其连续性,在导管中先进行水泥灌浆,灌浆过程的间歇时间应尽可能短,以清除导管内所存留的混凝土。隧洞施工过程是水利项目工程顺利实施的关键,因此,为了确保隧洞的施工质量及其安全性,相关工作人员必须对隧洞的施工方法进行认真地研究,不断进行先进施工技术的引进,以实现隧洞施工技术水平的不断提高,进而提高隧洞的施工质量及其安全稳定性,从而确保水利工程建设的顺利进行。
4结论
隧洞施工是水利工程中的重要的施工组成部分,对于整个水利工程施工具有重要的作用,因而必须做好隧洞开挖以及支护施工,保证整个水利工程的质量。同时,水利工程隧洞开挖与支护施工是比较复杂的,在正式施工之前应该做好严格的施工设计,保证施工的顺利进行。在正式施工中,需要严格控制每一项分项工程的施工质量,采取有效的措施保证工程的质量,以保证水利工程隧洞施工项目的顺利进行。
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