何俊
广西百色市水利电力建筑工程处
摘要：水电站的建设是一项复杂而系统的工程，引水隧道是水电站的重要构成部分，它不仅对水源进行分流，为发电机组提供充足的水源，同时还可以确保整个水电站处于稳定运行的状态。在引水隧道施工的过程中，隧道开挖和支护衬砌这两个环节尤为重要，因此，对开挖和支护技术提出了更高的要求。施工单位应根据施工现场的地质、水文情况和环境条件合理选择开挖技术，并在施工过程中严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早成环、勤量测”的原则，安全第一，质量为主，稳扎稳打、步步为营，以确保施工安全。
关键词：水电站；引水隧道；隧道开挖；支护衬砌
1. 引水隧洞洞口开挖与支护衬砌
1.1洞口处开挖施工
按照“早进晚出”的原则进行施工，隧道洞口开挖采用“零开挖”进洞，放坡开挖时洞口开挖应自上而下分层开挖，随挖随喷锚网防护、边仰坡处于稳定状态后进行明洞施工。?
根据对隧道进口洞门处地面线进行测量，确定明暗洞交接点。放出边仰坡开挖线，分层开挖边仰坡，按照设计进行边仰坡临时支护。隧道进口端进洞施工的次序为：洞口截水沟开挖→坡面随开随护（锚杆、网片、喷砼）→现浇砼套拱施作→管棚施作→进洞采用中隔壁法施工
1.2洞口超前中管棚支护衬砌
引水隧道进出口埋设的位置通常比较浅，在支护衬砌之前，需要先对围岩进行处理，以此来增强围岩的整体性与稳定性，降低围岩发生形变的可能性，同时也可以使隧道开挖的过程变得更加顺利。具体来说，在引水隧道的拱部，可以使用壁厚6毫米左右的无缝钢管作为注浆支护材料来辅助施工。对于普通的水电站来说，通常需要设置21环，每两环之间的距离设定为0.4米左右，外插角为1-3°。在确保符合要求之后才能注入水泥浆。在这个基础上，施工人员还可以对实际情况进行调研与分析，如果发现地下水发育的问题，可以通过添加水玻璃、进行水泥与水玻璃的双液注浆，以此来增强稳定性。
洞口超前中管棚支护衬砌就是在这个基础上发展起来的，通常会使用壁厚为6毫米、节长6米的无缝钢管进行施工。在这个基础上，还需要使用长度0.4米左右的套管与其相连接。在对钢管进行接头的过程中，要确保纵向同一断面的接头储量在50%以内，两个相邻接头之间的距离控制在1米以内。在洞口超前中管棚支护衬砌施工的过程当中，除了要关注路线纵坡之外，还要将中管棚的仰角控制在1-3°之间。在操作的过程中，要想对钻机作业平台进行开挖，在这个基础上对放线进行测量，并设置导向墙和安装导向管。在完成钻孔后，要制作和安设棚管并制作止浆墙。在这之后使用注浆材料和机具来完成注浆，进而对洞身进行开挖并进行支护衬砌。
2. 引水隧洞洞身开挖与支护衬砌
2.1洞身开挖施工
很多水电站工程隧道围岩的种类都是砂岩或者粉质泥岩，围岩的硬度比较小。与此同时，引水隧道埋深程度通常比较小，隧道上方还可能会存在民房和电缆等建筑结构，在施工的过程当中为了降低影响，通常会使用悬臂式挖掘机，同时配置液压破碎头[2]。在对设计图纸进行分析与研究的基础上，施工人员在开挖的过程当中需要预留出围岩变形量。除此之外，在洞身开挖施工的过程中，还会在隧道进出口的位置配置掘进机，通过双向掘进的方式来完成开挖。
随着开挖深度的增加，施工人员需要在规定的位置将桩号与高程清晰地标示出来，在对断面进行开挖的同时开展测绘的工作，这样可以为后期工程的验收提供便利的条件。在这个过程中，为了确保测量的质量，需要定期对控制点的位置进行反复与全面的测量。除此之外，为了防止洞内测量点的设备破坏，在埋设的过程当中要尽可能地保持隐蔽，必要情况下还需要做好相应的保护工作。
2.2洞身支护衬砌
在对引水隧道洞身位置进行初期支护的过程当中，通常会使用超前小导管、挂钢筋网以及喷射混凝土等材料。对于围岩稳定性比较差的地段，还可以使用架设钢架的方式来完成支护衬砌。超前小导管通常是使用热轧无缝钢花管制作而成的，环向间距需要被控制在0.5米左右，每一根导管的长度在3.5米左右。这些小导管通常是在施工现场完成加工的，加工制作材料为热轧无缝钢管，布置形状为梅花形。根据引水隧道设计要求，在施工的过程当中需要将这些小导管插入到钻孔内，将钢管尾部与钢架进行稳定焊接，形成一个稳定性强的预支护体系。在这之后，为了避免出现漏浆的问题，还需要使用塑胶泥浆对孔口进行封堵。
3. 引水隧洞开挖与支护衬砌要点
3.1引水隧道开挖要点
首先，如果引水隧道的开挖断面比较小、支护条件和稳定性都比较差的话，在开挖的过程当中通常会使用浅控制爆破法，通过多循环、弱爆破、短进尺的方法来对开挖的质量进行控制。而如果引水隧道的支护条件比较好、内部围岩结构也比较稳定的话，可以采用控制爆破法来进行开挖。而如果引水隧道当中的围岩属于V类，在开挖的过程当中还需要坚持强支护、弱爆破的原则。其次，在选择开挖与爆破方式的过程当中，需要严格按照工程地质围岩的情况进行，要优先使用光面爆破技术。在实际施工的过程当中还需要对各项爆破参数进行优化与完善，为后续工作的开展提供保障。对于软弱围岩或者特殊的地段，在开挖施工的过程中还可以使用分层开挖或者人工修凿的方式[3]。最后，不同工程地质条件下围岩的结构存在明显的差异，在开挖的过程中需要结合混凝土的强度对距离进行有效控制。
3.2引水隧道支护衬砌要点
首先，对于引水隧道施工过程当中需要进行支护的部分，需要结合地下水情况和地质条件来合理选择支护方案。在这个过程中，还需要对断面尺寸、围岩暴露时间等进行有效控制，在对多个因素进行分析与研究的基础上提高支护衬砌方案的合理性。在众多的方案当中，要优先选择混凝土永久衬砌方案，如果该方案在支护时间方面不符合引水隧道的需求，再考虑临时支护衬砌方案。对于需要临时支护的围堰结构，施工人员可以使用锚杆临时支护方案或者锚杆结合混凝土的方案来完成支护衬砌。其次，在完成引水隧道的开挖之后，需要及时获取施工距离与施工流程等方面的信息，明确支护要素。通常来说，要在围岩松弛之前完成支护衬砌的工作，这样才能最大化地确保围岩的稳定性与安全性。如果围岩自稳时间比较短的话，在出渣之后需要在第一时间进行支护衬砌。如果围岩结构不具备自稳的能力，或者围岩整体上松散和破碎，则需要使用超前锚杆来对岩体进行加固处理，完成支护衬砌的操作。
结束语
综上所述，引水隧道的开挖施工与支护衬砌过程中存在较多的技术要点，如果施工不规范的话容易发生安全隐患。在开展施工的过程当中，要结合实际情况合理选择施工方法，使工期与成本处于可控的状态。与此同时，施工人员要在充分了解支护系统特点的基础上选择安全、高质量的支护技术，使支护结构同时具有性能优势和经济优势，最大程度地提高施工性价比。
参考文献：
[1]李邵军,冯夏庭,张春生,李占海,周辉,侯靖,褚卫江.深埋隧洞TBM开挖损伤区形成与演化过程的数字钻孔摄像观测与分析[J].岩石力学与工程学报,2020,29(06):1106-1112.
[2]褚卫江,张春生,陈平志,程武伟,张晨,刘宁.锦屏二级水电站引水隧洞大型原位试验研究Ⅱ——试验成果分析[J].岩石力学与工程学报,2018,33(08):1702-1710.
[3]伍国军,陈卫忠,谭贤君,戴永浩.饱和岩体渗透性动态演化对引水隧洞稳定性的影响研究[J].岩石力学与工程学报,2020,39(11):2172-2182.