水利工程中引水隧洞的施工技术研究

期刊: 环球探索 DOI: PDF下载

刘加增

昆明柴石滩地区水资源管理局 云南 昆明 651000

摘要

水利工程施工过程中,引水隧洞施工是较为困难的部分,受制于地形地貌的影响施工难度较大,具有较高的危险性,因此要加强引水隧洞施工技术方面的研究,一定要在确保施工人员安全的基础上提升施工质量以及效率。鉴于此,本文从概述水利工程隧洞特点展开,结合工程案例,着重分析水利工程中引水隧洞的施工技术,探讨引水隧洞施工质量控制的做法,希望能够为相关人士提供参考意见。


关键词

水利工程;引水隧洞;施工技术;质量控制

正文


引言:

   水利工程是社会经济发展、人们生产生活中非常重要的基础设施,水利工程的建设对于推动社会经济发展具有重要作用。水利工程施工过程中,引水隧洞施工是较为困难的部分,受制于地形地貌的影响施工难度较大,容易出现施工操作不当等情况,引发质量隐患或者质量问题,降低该项工程使用性能。为了避免此种情况发生,应当根据工程项目基本情况、施工现场实际情况及相关规范要求等,统筹规划,制定可行性的引水隧洞施工技术方案,规范施工,并且加强施工质量控制,规避负面影响,为高质高效地建成水利工程创造条件。

一、水利工程隧洞的特点

水利工程隧洞是指在水利工程中为了解决地形复杂的问题而建设的一种连续穿越山体、岩石或土壤的通道。它具有的特点为:1)高度复杂的地质条件。水利工程隧洞往往需要穿越各种不同的地质条件,包括坚硬的岩石、松软的土壤或淤泥等,因此在隧洞设计和施工过程中需要充分考虑不同地质条件所带来的挑战。2)较高的施工技术要求。水利工程隧洞的施工需要依靠各种先进的工程技术和设备,包括钻洞机、盾构机、爆破等,以应对复杂的地质条件和施工难题,同时还需要根据不同的地质条件选择合适的施工方法,确保工程的进展和安全。3)长期稳定性要求高。隧洞作为水利工程的关键部分,需要具备高度的长期稳定性,以确保其在各种自然和人为因素的影响下不发生倒塌或损坏。为此,在隧洞设计和施工过程中需要采取相应的措施,如加固、防水等,以确保隧洞的安全运行[1]4)施工周期长。由于水利工程隧洞的复杂性,施工周期往往较长。隧洞的建设需要经过勘察、设计、审批、采购、施工等多个阶段,每个阶段都需要耗费大量时间和资源。水利工程隧洞施工需要严格按照施工方案及施工图纸展开,以确保工程按时完成。

二、水利工程中引水隧洞的施工技术

(一)工程概述

拟建设的水利工程位于北疆北部,包括山前和山后引水渠道、引水隧洞、导洪堤、防洪堤等建筑物。其中,计划建设的引水隧洞长为400m,外径5m,内径4m,隧洞沿线地形起伏,埋深在30~75m之间。根据水利工程项目基本情况、施工现场实际情况及相关规范要求,统筹规划,制定的引水隧洞施工方案主要包括土石方明挖、石方洞挖、混凝土工程、施工钻孔、灌注施工等。

(二)水利工程引水隧洞施工技术

1. 引水隧洞施工准备

对于本次所规划和建设的水利工程而言,引水隧洞是非常重要的组成部分,直接关系到工程建设效果。施工单位在组织施工人员进行水利工程引水隧洞施工之际,首先要做好相关准备工作,以保证后续施工作业可以顺利且良好展开。为此,首先需要进行隧洞的地质勘察工作,了解隧洞区域的地质情况,包括地质构造、地层性质、地下水情况等。根据勘察结果,制定施工方案。在此基础上根据项目需求,准备相应的施工设备和工具,包括隧洞开挖机械设备、运输设备、起重设备等;根据施工的规模和要求,合理配置项目经理、技术人员、施工人员等,并且组织开展技术交底大会,面向施工人员详细介绍施工技术、施工流程、施工工艺及注意事项等,以便施工人员能够熟练掌握施工技术,严格按照施工标准,规范化、标准化、有序化施工;根据施工需要,准备所需的材料,包括水泥、砂子、钢筋等建筑材料,以及电缆、管道等辅助材料,确保材料的数量和质量满足施工需求[2]

2. 引水隧洞土方明挖施工

由于该土方开挖为引水隧洞的明挖施工,因此开挖前需进行初步测量放样,以确定洞口边坡开挖边线,同时由于该项目土方明挖施工在雨季,因此开挖时需做好前期准备工作,根据项目的地质结构、地形地貌和水文地质情况,边坡的开挖采取沿等高线的方式自下而上、分段、分层依次进行开挖。在土方明挖施工作业中,相关施工人员使用挖掘机等机械设备进行土方开挖,按照设计要求逐层逐段地进行,同时利用车辆或输送带等设备将土方运送至指定的地点。在土方明挖施工过程中需要进行质量控制,包括土方的厚度、坡度、表面平整度等方面的检查和调整;注意施工安全,包括避免土方坍塌、保护周围环境、防止作业人员受伤等[3]

3. 引水隧洞开凿施工技术

隧洞开凿作为引水隧洞施工的重要环节之一,需要施工人员予以认真对待,做好施工现场勘察,掌握地质条件、水文条件及周边环境,之后按照相关规范要求,科学合理地选择和实施隧洞开凿技术,比如全面开凿等。

在具体展开引水隧洞开凿施工作业中,首先要选定引水隧洞的位置和起止点,并进行勘察和测量,之后根据设计要求,进行地面的平整和清理工作,确保施工区域的安全。紧接着采用机械掘进或爆破工程等方式进行洞口的掘进工作,这一过程中注意保持洞口的稳定,并及时处理洞内积水和岩层剥落等问题。在洞口掘进完成后,开始进行洞身的开挖工作,注意根据设计的尺寸和形状要求,采用小型钻爆方式进行挖掘,注意保持洞身的稳定,及时处理岩层崩塌和地下水涌入等问题。与此同时,施工人员应根据地质情况和设计要求,采用喷射混凝土、加固钢筋网、喷锚杆等方式进行洞身支护,以保证洞身的稳定和安全。

4. 引水隧洞排水系统施工技术

为了保障水利工程使用过程中可利用引水隧洞进行排水,避免引发洪涝灾害,在具体进行本次工程引水隧洞施工之际,需要充分考虑施工现场实际情况,规范合理地进行排水系统施工。在具体进行施工作业之前,需要规划好隧道洞口、地面区域及顶部等位置需要排水,之后依据根据设计要求,铺设排水管道,并连接到主要的引水隧洞,注意选用的防水性能较好的排水管道,比如钢管、塑料管等。在管道铺设完毕后对管道接缝予以连接处理,避免存在质量问题,提高整个排水管道的防水性能。在施工完成后进行注水或通水试验,检查排水管道的密封性和流量能力。在完成测试后,对排水系统进行调试,确保系统正常运行;同时,需要建立相应的监测体系,定期检查和维护排水系统,确保其长期有效运行[4]

5. 引水隧洞锚杆施工技术

水利工程引水隧洞锚杆施工是一项重要的施工工作,该施工的主要目的是固定和加固隧洞壁面,确保施工过程中的安全性和稳定性。因此,施工人员应按照施工图纸及相关规范要求,先在施工现场进行勘察和测量工作,确保施工过程中的各项指标准确无误;清理施工现场,确保施工区域的平整和清洁。之后在隧洞壁面上进行钻孔作业,保证钻孔的深度和角度均符合标准要求。钻孔完成后将锚杆插入钻孔中,并注入高强度的注浆材料,待注浆材料固化后,使用锚杆的扭力工具进行旋转,将锚杆紧固在隧洞壁面上。最后,在锚杆施工完成后对施工区域进行全面检查,如若存在缺陷或者不足,应进行必要的修整和补强作业,确保施工质量符合要求。

6. 引水隧洞混凝土喷射技术

混凝土喷射也是引水隧洞的关键施工环节,在实际施工中面对不同情况需要对喷射模式进行合理的选择,而喷射模式的选择一般要结合施工条件、实际养护情况、回弹值的限值标准以及喷浆混凝土的具体强度来进行确定。在具体进行引水隧洞混凝土喷射施工的过程中应根据设计要求,按照一定比例将水泥、骨料、矿物掺合料等混合物加水搅拌成合适的混凝土。之后确定喷射面的尺寸和形状,根据需要固定钢模板或喷浆管,搭设喷射台架等。启动喷射机,通过压力泵将混凝土输送到喷射枪,由喷射枪喷射到工作面上,同时需要适当调整喷射压力、喷射速度和喷射角度,确保混凝土在工作面上均匀附着和固结。施工完成后,对施工现场进行清理,恢复原貌。同时进行验收,与设计单位和监理单位进行验收签字,确保施工质量合格[5]

7. 引水隧洞衬砌施工技术

水利工程引水隧洞的衬砌施工应选择适合的施工方法,以保证施工作业符合相关规范要求,提高施工质量。通常情况下根据衬砌材料及施工现场实际情况来选择适用的施工方法。如若使用砖或石进行衬砌,可以采用干砌或湿砌的方法,就需要施工人员在洞壁上标出衬砌的位置,然后在洞壁上涂抹一层水泥砂浆或砌筑砂浆,再将砖或石按设计布局逐层逐段垒砌。如果使用混凝土进行衬砌,可以采用模板浇筑或喷浆的方法,就需要施工人员根据设计要求制作模板,然后将混凝土通过输送管或喷射头喷洒在洞壁上,形成衬砌层。需要注意的是在喷洒混凝土之前,需要预先进行洞壁的湿润处理,以充分粘结混凝土。在衬砌施工过程中,应进行严格的质量控制,包括材料的选择和验收、施工的过程监控和检查、现场试验等。同时,还需要注意对交界处和洞壁的防水处理,确保隧洞的安全和稳定。

三、水利工程中引水隧洞施工质量控制措施

总结性分析以往水利工程引水隧洞施工情况,由于施工现场复杂、施工要求较高、施工难度较大等情况,实际施工作业可能受某些因素影响,导致施工质量不佳,进而降低该工程的使用性能。为避免以上情况发生,需要加强引水隧洞施工质量控制。

(一)石方质量控制

在具体展开石方挖掘施工之际,采用钻孔爆破方式,那么钻孔深度、方向、精准度均会影响挖掘效果。为了保障石方挖掘施工符合相关规范要求,良好建成引水隧洞,在具体施工过程中应注意加强石方质量控制。也就是组织管理人员跟踪管控钻孔作业,要求施工人员先详细查看施工图纸,明确钻孔位置及相关施工参数,之后选用适合的钻孔设备进行钻孔作业,保障钻孔深度、方向、精准度均符合标准要求。管理人员还要根据管控爆破施工,要求施工人员注意控制炸药分量,避免用量过多或者过少;并且在爆破施工之前反复排查雷管的区域、爆破网络连接等方面;将爆破区和非爆破区进行有效的划分和阻挡,做好人员的疏散工作,保证人员的安全[6]

(二)混凝土质量控制

在水利工程引水隧洞的混凝土施工中,质量控制是非常重要的。只有通过严格的原材料质量控制、配合比设计、施工工艺控制、试块检测和施工记录等,才能保证混凝土的质量符合要求,确保工程的安全和可靠运行。①原材料质量控制。混凝土的原材料包括水泥、骨料、细集料和掺合料等,需要进行严格的质量检测,确保水泥符合国家标准;骨料和细集料具有一定的抗压强度和粒径分布;掺合料能够满足工程要求。②配合比设计。根据工程的要求和设计要求,进行混凝土的配合比试验,最终确定最佳配合比,确保混凝土的强度、耐久性和施工性能满足要求。③施工工艺控制。在混凝土施工过程中,需要控制好施工工艺,确保混凝土的浇筑、振捣和养护等环节符合规范要求,比如浇筑时应注意避免混凝土的分层和空隙;振捣要均匀且充分;养护要及时,防止混凝土过早干燥和开裂。④试块检测。根据现场混凝土的浇筑情况和施工进展,对混凝土进行取样,制作试块进行强度检测,根据试块的强度情况来判断混凝土的质量,及时采取调整措施[7]

(三)灌浆质量控制

水利工程引水隧洞施工中灌浆作业是确保隧道内部结构的稳定性和密封性的重要环节,应科学合理地进行质量监控,以确保灌浆质量达标,提高隧洞的安全性和可靠性。对灌浆质量予以有效控制的做法是:采用水泥基灌浆材料,具有良好的渗透性和抗渗性能;根据工程要求和实际情况确定灌浆材料的配比比例,确保固化后灌浆的强度和粘结性能。按照规范要求进行灌浆施工,注意利用现代化的监测设备,监测灌浆过程中的压力、流量、含水率等参数,以及施工前后的孔隙度和强度等指标,及时掌握施工质量。经过灌浆完成后,对固化后的灌浆体进行抗压强度测试、渗透性能测试等,确保灌浆质量满足设计要求。

(四)土方质量控制

为了避免引水隧洞施工中出现土方质量问题,影响水利工程的安全性、稳固性及耐用性,在具体施工中应注意加强土方质量控制。具体的做法是:①土方质量检测。通过对施工现场的土方进行取样,进行各项土壤力学性质和工程性状的检测,如土质分析、干密度试验、含水率试验等,以评估隧洞施工所用土壤的质量。②土方开挖控制。根据设计要求,对隧洞的开挖尺寸、坡度、平整度进行控制和检查;同时,通过现场监测和工程质量验收,确保开挖过程中土方质量的合格。③质量管理。对土方开挖、运输和填筑过程进行记录和管理。记录隧洞开挖的进度、土方质量试验数据、施工方法等,以备后期质量评估和工程验收。④施工监督与检查。设立专门的监督检查人员,对土方施工过程进行实地监督和检查,及时发现问题并予以整改。

结束语:

综上所述,无论是从理论还是从实践的角度来讲,水利工程建设中规范合理地进行引水隧洞施工是非常必要的,可提高该工程的使用性能。但要想良好的展开引水隧洞施工,就需要施工人员根据施工方案及相关规范要求,结合施工现场实际情况,规范合理地进行土方明挖、开凿施工、混凝土喷射施工等,保障施工质量达到标准要求。

参考文献:

[1]许伟勇.水利工程中引水隧洞施工技术分析[J].工程技术研究,2023,8(24):92-94.

[2]黄耀坤. 水利工程中引水隧洞的施工技术浅析 [J]. 黑龙江水利科技, 2023, 51 (03): 49-51+89.

[3]杨周. 水利工程中引水隧洞的施工技术及质量保证 [J]. 居业, 2022, (08): 56-58.

[4]高月. 水利工程中的引水隧洞施工技术研究——以太子河干流某水库工程为例 [J]. 地下水, 2021, 43 (06): 316-318.

[5]罗立铁. 水利工程中引水隧洞的施工技术及质量保证 [J]. 清洗世界, 2020, 36 (08): 90-91.

[6]朱凤艳. 水利工程中引水隧洞施工技术与质量控制 [J]. 居业, 2019, (11): 127+129.

[7]王玉琦. 水利工程中引水隧洞的施工技术与质量控制分析 [J]. 城市建筑, 2019, 16 (29): 147-148. 


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