摘要：由于小断面长距离引水隧洞在施工时难以实现开挖和衬砌平行的作业，所以文章提出工程实例，引水隧洞按先行开挖和初期的支保，到了洞口的开挖贯通以后再进行混凝土衬砌的施工程序，根据施工的情况再投入相应的设备进行作业，以提高单项工序的生产能力和设备的利用率，实现最终的工程安全和目标。
关键词：小断面长距离；引水隧洞；施工技术；水利工程；混凝土衬砌 文献标识码：A
中图分类号：TV52 文章编号：1009-2374（2016）02-0126-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.061
本文主要分析的是一项跨流域、小断面、长距离的引水隧洞施工工程，主要是解决部分地区饮水资源严重匮乏的引水工程，由曲水枢纽、引水的线路（主要包括管道和隧洞）以及调节水库等组成。引水隧洞作为该工程的关键控制工程，全长约为10km，断面为2.5m×2.5m，洞身段为完整的花岗岩体，采用钻爆法进行施工，根据施工现场的情况再投入相应的设备进行作业，以实现小断面长距离引水隧洞的施工完成。
1 施工工期与工程特点
1.1 施工工期
本工程施工工期由于距离较长，施工时间为36个月，工程比较紧，任务也比较重。
1.2 施工工程特点
本施工工程有以下三个特点：（1）断面比较小，距离比较长，通风困难，机械化作业的程度较低；（2）由于多段中地下有丰富的地下水，在施工时困难比较大；（3）由于距离比较长，施工时间较短，施工干扰严重，很难形成干扰作业等。
2 本工程施工隧洞的施工设计与改进
2.1 基础性的隧洞施工设计
小断面长距离隧洞是各类隧洞中施工难度比较大的一种施工隧洞，小断面对机械化程度比较高的施工机械不能够进洞进行作业，只能够采取人工开挖的方法为主，小机械化为辅。长距离对通风、排水、供电、运输材料等方面都会造成一定的困难，这就会给作业带来相当大的难度，对施工设计也会带来一定的困难。
在长距离小断面的引水隧洞中，在2m×2m以下的开挖断面并没有实例，距离在10km以上也比较少，对这种工程必须设计出合理的施工方案，以满足小断面长距离引水隧洞的施工方法。由于施工时主要是以人工为主，许多建材的运输就需要采取运输工具进行机械运输，在初步设计时的施工工期为36个月。
引水隧洞在进行试验开挖时，由于小断面施工中对爆破的钳制作用，在每一循环施工仅为1.1～1.2m，随着施工的不断推进，对通风、排烟等方面明显会受到施工断面的限制，送风的距离比较短，运输车与通风管的间隔太近，通风管很容易被尖状物品划破，很容易造成危险，再加上隧洞内还需要高压电缆和低压电缆、照明灯具等，在通风时不能够出渣，在出渣时不能够进行通风，就会严重影响洞内的空气质量，随着循环作业的拉长，在施工期施工人员的安全生产就得不到保证。
由于在隧洞施工中随着断面越小，施工难度越大，难度的增加工作量也会随之增加，所以在施工时要根据实际情况，为了保证按期完工，就必须尽可能采用机械化施工，把洞径扩大为2.5m×2.5m，以提高工作效率，更重要的是要实现通风、灌浆、衬砌等施工过程。
2.2 整体施工方案
主要有以下四点：（1）由于隧洞的断面小、距离长的特点，应该采用轴流风机接力式进行通风；（2）为了保障在隧洞开挖时对围岩的扰动和合理的控制，应当采用光面爆破的技术，可以使隧洞更加有效地开挖；（3）由于断面小和排烟的困难，为了减少排烟量，采用东风小金刚自卸汽车运输；（4）根据隧洞的断面小的特点，不能够进行有效的平行作业，在围岩开挖时要及时进行初期的支护。
2.3 主要施工方法
采取的施工方法主要有对进尺的确定、爆破的设计、合理的通风散烟和辅助作业等：（1）进尺的确定，合理的进尺是隧洞挖掘进行的重要参数，按照规定要选用循环进尺进行开挖，引水隧洞的宽度为2.5m，进尺应当为1.5m，这个深度是钻井的最佳深度范围，进尺与循环时间的协调才能够取得最佳的挖掘效率；（2）爆破的设计，合理的爆破设计是隧洞快速挖掘的关键；（3）通风散烟，这个问题是小断面长距离隧洞是否能够施工的关键，为了施工的需要，实现连续的通风，应当采用Φ800mm的通风管进行接力通风，通风机功率为30kW，供风量为500m3/min，风管采用的也是布质风管，这会为引水隧洞提供良好的通风效果；（4）辅助作业，帮助隧洞有效挖掘。
3 引水隧洞的主要施工技术
现对这项引水隧洞的施工分析，主要从以下四个技术进行分析；施工通风技术、光面爆破技术、砂浆锚杆施工技术、二次衬砌混凝土施工技术。
3.1 施工通风技术
对长距离小断面引水隧洞主要的技术难题就是通风的问题。（1）洞内需要最大的供风量，按照洞内最多可以承受人员进行计算、按照洞内最小风速计算、按照洞内出渣车计算、按洞内爆破石方稀释炮烟计算等依据，计算洞内需要的最大供风量；（2）施工通风设备的选择，由于隧洞的断面比较小，采用大直径的通风管会严重影响洞内施工机械的运行，采用较小直径的通风管风阻会比较大，这会造成供风量和供风距离受到限制，机械的设备也达到配套的要求，综合考虑，隧洞采用Φ800mm的通风管进行接力通风，通风机功率为30kW，供风量为500m3/min，风管采用的也是布质风管，这会为引水隧洞提供良好的通风效果；（3）施工通风设备的安装，有了良好的通风设备，接下来就需要合理有效的安装，让通风设备达到效果。首先通风设备要安装于每一个支洞口，要注意保持支洞口在进入主洞时不要有折角和转弯的地方，这有利于通风的顺畅；在通风设备安装时要保证风管的平顺，截面要一致性，如果发现有的地方有破损的问题，应该使用专用的胶水进行粘结，不得自行缝补和粘结，这样做会减少漏风量；在通风管进行送风的过程时要保证送风口离掌子面距离大于15m，在接力通风时后面的风机供风量应大于前面的风机供风量，不能和前面的风筒直接相连，间隔距离以30～50m为最佳的距离；在爆破的过程中要把最端头的一节风管取下来，以防止被炸坏，严重影响通风效果。
3.2 光面爆破技术
第一，在光面爆破关键技术上需要钻孔和间隔装药。钻孔，要根据围岩的岩性，最主要的是地下水的活动等因素的影响，确定合理的周边眼的间距和最小的抵抗线，一般周边的眼的间距采用为60cm，最小的抵抗线也为60cm；间隔装药，对周边眼的设计采用空气间隔装药的结构，药卷之间要采用导爆的连接，在实际的施工时要采取集中装药的方法，如果围岩整体比较差时，要采用小药卷进行集中装药。
第二，对炮眼的布置有以下要求：（1）在周边眼沿的设计要进行开挖轮廓线；（2）在掏槽眼的位置的开挖要在断面的中央；（3）辅助眼应该均匀地分布在掏槽眼和周边眼的之间；（4）在开挖断面时要合理地进行布置辅助眼，在爆破时以防止留有死角；（5）在掏槽眼的炮眼方向，不应该与岩层走向为平行，尽量保持垂直的方向；（6）周边眼和辅助眼的底线应该在同一竖直面上，这样能够保证开挖时的稳定和平整；（7）周边眼在外斜时要大于50cm/m，眼底不得超出开挖轮廓线10cm，且最大值应大于15cm。
第三，在进行爆破作业时要符合下面集中规定：（1）在进行装药时，要定时、定段进行装药，以免造成危险；（2）在装药时应该把炮眼内的造物清洁干净，以免造成不良后果；（3）爆破的顺序应该为先中心掏槽眼后周边眼；（4）在进行开挖轮廓时上下炮眼应该均匀地进行分布；（5）在爆破后要及时检查爆破的效果，对后期工作带来一定的参数。
3.3 砂浆锚杆施工技术
砂浆锚杆采用YT28凿岩机钻孔施工，在注浆设备采用专用高压注浆泵。
在锚杆孔开孔前首先要做好测量的工作，通过开始的设计要求对开孔做好标记，锚杆孔的孔轴应该按照施工图纸的要求进行开孔，要与开挖面呈现垂直。对锚杆孔的深度必须按照设计图纸上的规定，要使用高压风进行冲洗，进行清扫锚杆孔，以确保孔内没有石粉。
在使用砂浆时应该采用比较高浓度的砂浆，在砂浆的配合比上要通过现场原位的试验以进行确定后使用，并且还要坚持随拌随用的原则，对超过初凝时间的砂浆做报废处理。使用止浆塞进行塞入，使其更加牢固，这样可以确保在承受锚杆上和注满锚杆孔砂浆的重量上达到要求。对排气管的要求，就是必须确保排气管插入锚杆孔底，排气孔未出浆前，不得停止注浆。由于止浆塞在砂浆具有一定强度，应该自后方拔出，在拔出时不得振动锚杆。
3.4 二次衬砌混凝土施工技术
在二次衬砌混凝土施工时要采用自行式液压衬砌台车衬砌，还应配置专用抗浮、抗侧偏千斤顶。在车架的两端以及中部的设置时使用千斤顶，衬砌前将抗浮千斤顶顶在隧洞拱部，这样为了防止防水板和衬砌的损坏，就需要对千斤顶的顶端进行专门的设计。
在工作窗综合考虑排气、振捣、抗浮等因素设置。为了保证顶拱封堵密实，在顶部共设置3个封口器，这样能够有效封堵密实顶拱。
对台车设液压收支与丝杆顶升两套装置，可增加台车使用灵活性和可靠度。
在施工过程中，为了确保模板不变形，钢模应该采用6mm的钢板，这样的使用不仅可以提高结构的整体性，还可以达到防水的功效。
在隧洞衬砌需根据新奥法原理在初期支护完成后适时进行。
4 结语
引水隧洞作为水利工程的重要部分之一，探索与实践综合施工配备技术是非常必要的。对小断面长距离的引水隧洞的施工技术，要根据现场的实际情况采用施工通风技术、光面爆破技术、砂浆锚杆施工技术、二次衬砌混凝土施工技术等，选择合理的施工机械，进行合理科学的施工，以保证安全、环保、有效利用等作用，还能够保证施工的顺利进行和达到最佳的技术效果。
参考文献
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[2] 余光辉.长线路小断面引水隧洞施工与质量控制[J].水利水电快报，2008，（4）.
[3] 龚勋，王淑丽，钟辉.高地热引水隧洞开挖施工安全与质量控制[J].中国新技术新产品，2010，（13）.
作者简介：王智（1987-），男，甘肃武威人，中国水利水电第四工程局有限公司助理工程师，研究方向：水利水电工程建筑。
（责任编辑：蒋建华）