水工隧洞洞室开挖工程施工技术

水工隧洞洞室开挖工程施工技术

周维纲 

云南建投第一水利水电建设有限公司   云南普洱 666500

摘要：水工隧洞洞室开挖工程施工技术是复杂而重要的工程领域，本文综合讨论了隧洞开挖的多种方法，包括爆破法、非爆破法、土洞开挖和出渣系统。针对每种方法，详细探讨了其适用条件、施工过程及相关支护措施，以确保工程的高效进行和施工安全。

关键词：水工；隧洞；开挖；不良地质；超欠挖

引言

隧洞工程在水利、交通和能源等领域扮演着关键角色，而其施工技术的选择直接影响工程的质量和进度，是工程施工安全的关键。本文首先介绍了水工隧洞洞室工程施工的概述，强调了工程的复杂性和多变性，为后续对开挖方法、支护处理和控制措施的讨论提供了背景。

1. 水工隧洞洞室工程概述

水工隧洞洞室工程是一项复杂而重要的工程项目，大多数情况下，洞室开挖施工是一项水利工程的基础，直接影响着后续其他主体工程的施工进度。该工程的施工过程涵盖了多个关键环节，包括勘察设计、岩土工程、隧洞开挖支护、洞室爆破、不良地质段的处理、混凝土衬砌等。首先，通过详尽的勘察设计，确定地质条件、地下水位及相关环境参数，为后续施工提供科学依据。在隧洞开挖阶段，采用先进的隧洞掘进机械或传统爆破法，根据地质情况进行合理选择。在隧洞支护结构方面，应根据地层岩性、围岩类别、地下水情况等因素，选择适当的支护方式，如锚杆、喷锚、拱形衬砌等，以确保隧洞施工过程中的稳定安全。此外，洞室短爆破技术的应用能够提高开挖效率，降低施工成本。最后，在整个施工过程中，要加强地质灾害的监测和防治，确保施工安全可控。水工隧洞洞室工程的施工概述需要全面考虑工程的复杂性和多变性，科学规划和严格执行施工流程，以确保工程质量和安全。

2. 隧洞开挖方法

2.1爆破法

爆破法作为一种广泛应用的隧洞开挖方法，在面对硬岩层的工程项目中发挥着重要的作用。在具体实施爆破法之前，对工程地质条件进行详细勘察显得尤为关键。通过深入了解岩石性质和裂缝分布，施工团队能够为制定合理的爆破设计方案提供科学依据。在制定方案时，必须精准控制爆破参数，包括爆炸物的种类、数量、爆破序列和孔距等因素，以确保在挖掘过程中实现预期的开挖效果。此外，为确保施工人员的安全，必须采取全面的防护措施。首先，设立安全警戒区是关键一步，明确标识施工现场的危险区域，确保工作人员远离潜在风险。其次，合理的爆破作业时间安排是避免危险的重要措施，通过科学规划作业时间，可以减少工人在危险区域的时间，降低事故风险。此外，使用先进的爆破技术也是确保安全的关键。

2.2 非爆破法

非爆破法作为一种环境友好且适用于对周边环境和地质构造要求较高区域的隧洞开挖方法，在工程实践中展现了独特的优势。其中，隧道掘进机械和盾构机等工程机械的广泛应用成为该方法的核心特点。这些机械设备不仅能够高效地进行开挖工作，而且在操作过程中减少了明显的振动和噪音，有效降低了对周围环境的干扰。隧道掘进机械通常适用于软土、砂土等较松软地层，通过机械的旋挖或推进，实现了对地下空间的快速而精准的开挖。相比之下，盾构机更适用于对稳定性较好的地质条件，其独特的结构设计使得在复杂的地层中也能够高效稳定地进行掘进作业。通过综合运用这些非爆破法的机械设备，工程团队能够在高要求的环境条件下实现隧洞开挖的安全、高效、可控。

2.3 土洞开挖

土洞开挖作为一独特而重要的隧洞开挖方法，在面对软土层或淤泥区域的工程项目中具有显著的适用性。首先，详细的地质勘察是确保土洞开挖成功的关键步骤。通过深入了解软土的性质和地下水位，施工班组能够为后续工程提供可靠的地质信息，为制定科学合理的施工方案奠定基础。在选择土方开挖工艺时，需要根据具体情况灵活运用抛土法、吹填法等技术，以实现最佳的开挖效果。施工过程中，及时排水是确保工程进展的关键环节，有效控制地下水位，防止软土发生流失和沉降。此外，加强支护也是土洞开挖的重要措施，通过采用合适的支护结构，如喷锚、拱形衬砌等，确保土洞在施工和使用阶段的稳定性和安全性。通过细致的规划和科学的实施，土洞开挖方法在处理软土层和淤泥区域方面展现出卓越的效果，为工程的可持续发展提供了坚实的基础。

2.4 出渣

出渣系统在隧洞开挖工程中扮演着关键的角色，其合理设计和高效运作对于确保施工顺利进行至关重要。出渣是指将在开挖过程中产生的洞渣迅速、有效地从隧洞开挖面转移至指定弃渣场的过程。为提高施工效率，通常采用多种方式进行洞渣的搬运。其中，输送带、吊桶和卡车等设备被广泛运用，以适应不同的工程需求。在设计出渣系统时，必须充分考虑隧道开挖的工艺特点，包括开挖方法、岩屑的物理性质等因素。合理的设计要确保出渣系统能够适应各种岩屑粒度和体积，以应对不同工程阶段的变化。此外，为避免工地淤积和交通堵塞，需要在出渣系统的规划中注重流程的顺畅性和效率。通过科学合理的设计和实施，出渣系统能够有效提高施工效率，确保开挖工程的顺利进行，同时减少对周边环境和交通的不良影响。

3. 不良地质段与超欠挖措施

3.1不良地质洞段支护处理措施

在隧洞施工中，面对不良地质洞段，即地层围岩极不稳定、裂隙多、地下水丰富等问题时，有效的支护处理措施显得至关重要。首先，针对地层围岩极不稳定，可采用超前锚杆、超前管棚等支护技术，通过在洞壁预埋锚杆或管棚，将岩层固定，提高支护稳定性。对于地质中裂隙较多的情况，一种有效的支护处理措施是采用超前灌浆加固技术。通过该方法，能够在岩体裂隙中注入水泥砂浆，填充裂隙并提升岩体整体的强度。这不仅有助于防止裂隙扩展，还能够增强岩体的稳定性，确保施工过程中的安全性和可控性。另外，在面对地下水丰富的情况，建立及时有效的排水系统至关重要。通过设置排水沟、排水管道等设施，可以有效地降低地下水位，减轻地下水对隧洞工程的潜在影响。综合运用不同支护处理措施的方法，能够全面解决不良地质洞段可能面临的问题，为隧洞工程施工安全提供了可靠的保障，进而确保工程施工进度。

3.2 超欠挖控制措施

超欠挖是指在施工中隧道断面超出设计要求的挖掘范围，可能引起地表沉降、结构破坏等问题。为了控制超欠挖的发生，首先需要充分了解设计阶段地勘情况，设计断面结构类型。在实际的隧洞施工过程中，通过应用先进的测量和监测系统，能够实现对隧洞断面开挖情况进行实时精密监测、超前预报。这项技术使得施工过程中能够随时掌握开挖进度和地层情况的变化，及时发现可能出现的超欠挖情况。一旦发现超欠挖问题，作业人员可以迅速采取调整措施，确保开挖工作按照设计要求进行。对于可能发生超欠挖的区域，采用搭设支撑结构或加固岩体的方式是常见的控制手段。这包括设置支撑框架、使用锚杆等手段，以提高工程的整体稳定性。通过这些超欠挖控制措施，不仅可以最大限度地减小对周边环境和结构的不利影响，同时也能够确保隧洞工程在施工过程中保持高水平的质量和安全性。

4.结语

水工隧洞洞室开挖工程施工技术的综合应用对工程的成功实施至关重要。通过灵活选择开挖方法、科学支护处理和精准控制超欠挖，可以最大程度地降低工程风险，确保施工的高效、安全和可控。本文所涵盖的内容为水工隧洞洞室开挖工程提供了全面而深入的理解，有望为相关领域的工程实践提供有益的指导。

参考文献

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