小斷面長(zhǎng)距離引水隧洞施工技術(shù)應(yīng)用研究論文
本文主要分析的是一項(xiàng)跨流域、小斷面、長(zhǎng)距離的引水隧洞施工工程，主要是解決部分地區(qū)飲水資源嚴(yán)重C乏的引水工程，山曲水樞紐、引水的線路(主要包括管道和隧洞)以及調(diào)節(jié)水庫(kù)等組成。引水隧洞作為該工程的關(guān)鍵控制工程，全長(zhǎng)約為10km，斷面為2. 5mX 2. 5m，洞身段為完整的花崗巖體，采用鉆爆法進(jìn)行施工，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的情況再投入相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，以實(shí)現(xiàn)小斷面長(zhǎng)距離引水隧洞的施工完成。
1施工工期與工程特點(diǎn)
1.1施工工期
本工程施工工期山于距離較長(zhǎng)，施工時(shí)間為36個(gè)月，工程比較緊，任務(wù)也比較重。
1.2施工工程特點(diǎn)
本施工工程有以下三個(gè)特點(diǎn):(1)斷面比較小，距離比較長(zhǎng)，通風(fēng)困難，機(jī)械化作業(yè)的程度較低;(2)山于多段中地下有豐富的地下水，在施工時(shí)困難比較大; (3)山于距離比較長(zhǎng)，施工時(shí)間較短，施工干擾嚴(yán)重，很難形成干擾作業(yè)等。
2本工程施工隧洞的施工設(shè)計(jì)與改進(jìn)
2.1基礎(chǔ)性的隧洞施工設(shè)計(jì)
小斷面長(zhǎng)距離隧洞是各類(lèi)隧洞中施工難度比較大的一種施工隧洞，小斷面對(duì)機(jī)械化程度比較高的施工機(jī)械不能夠進(jìn)洞進(jìn)行作業(yè)，只能夠采取人工開(kāi)挖的方法為主，小機(jī)械化為輔。長(zhǎng)距離對(duì)通風(fēng)、排水、供電、運(yùn)輸材料等方面都會(huì)造成一定的困難，這就會(huì)給作業(yè)帶來(lái)相當(dāng)大的難度，對(duì)施工設(shè)計(jì)也會(huì)帶來(lái)一定的困難。
在長(zhǎng)距離小斷面的引水隧洞中，在2mX 2m以下的開(kāi)挖斷面并沒(méi)有實(shí)例，距離在10km以上也比較少，對(duì)這種工程必須設(shè)計(jì)出合理的施工方案，以滿(mǎn)足小斷面長(zhǎng)距離引水隧洞的施工方法。山于施工時(shí)主要是以人工為主，許多建材的運(yùn)輸就需要采取運(yùn)輸工具進(jìn)行機(jī)械運(yùn)輸，在初步設(shè)計(jì)時(shí)的施工工期為36個(gè)月。
引水隧洞在進(jìn)行試驗(yàn)開(kāi)挖時(shí)，山于小斷面施工中對(duì)爆破的鉗制作用，在每一循環(huán)施工僅為1.1——1.2m，隨著施工的不斷推進(jìn)，對(duì)通風(fēng)、排煙等方面明顯會(huì)受到施工斷面的限制，送風(fēng)的距離比較短，運(yùn)輸車(chē)與通風(fēng)管的間隔太近，通風(fēng)管很容易被尖狀物品劃破，很容易造成危險(xiǎn)，再加上隧洞內(nèi)還需要高壓電纜和低壓電纜、照明燈具等，在通風(fēng)時(shí)不能夠出渣，在出渣時(shí)不能夠進(jìn)行通風(fēng)，就會(huì)嚴(yán)重影響洞內(nèi)的空氣質(zhì)量，隨著循環(huán)作業(yè)的拉長(zhǎng)，在施工期施工人員的安全生產(chǎn)就得不到保證。
山于在隧洞施工中隨著斷面越小，施工難度越大，難度的增加工作量也會(huì)隨之增加，所以在施工時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況，為了保證按期完工，就必須盡可能采用機(jī)械化施工，把洞徑擴(kuò)大為2. 5m X 2. 5m，以提高工作效率，更重要的是要實(shí)現(xiàn)通風(fēng)、灌漿、襯砌等施工過(guò)程。
2.2整體施工方案
主要有以下四點(diǎn):(1)山于隧洞的斷面小、距離長(zhǎng)的特點(diǎn)，應(yīng)該采用軸流風(fēng)機(jī)接力式進(jìn)行通風(fēng);(2)為了保障在隧洞開(kāi)挖時(shí)對(duì)圍巖的擾動(dòng)和合理的控制，應(yīng)當(dāng)采用光面爆破的技術(shù)，可以使隧洞更加有效地開(kāi)挖;(3)山于斷面小和排煙的困難，為了減少排煙量，采用東風(fēng)小金剛自卸汽車(chē)運(yùn)輸; (4)根據(jù)隧洞的斷面小的特點(diǎn)，不能夠進(jìn)行有效的平行作業(yè)，在圍巖開(kāi)挖時(shí)要及時(shí)進(jìn)行初期的支護(hù)。
2. 3主要施工方法
采取的施工方法主要有對(duì)進(jìn)尺的確定、爆破的設(shè)計(jì)、合理的通風(fēng)散煙和輔助作業(yè)等:(1)進(jìn)尺的確定，合理的進(jìn)尺是隧洞挖掘進(jìn)行的重要參數(shù)，按照規(guī)定要選用循環(huán)進(jìn)尺進(jìn)行開(kāi)挖，引水隧洞的寬度為2. 5m，進(jìn)尺應(yīng)當(dāng)為1. 5m，這個(gè)深度是鉆井的最佳深度范圍，進(jìn)尺與循環(huán)時(shí)間的協(xié)調(diào)才能夠取得最佳的挖掘效率;(2)爆破的設(shè)計(jì)，合理的爆破設(shè)計(jì)是隧洞快速挖掘的關(guān)鍵;(3)通風(fēng)散煙，這個(gè)問(wèn)題是小斷面長(zhǎng)距離隧洞是否能夠施工的關(guān)鍵，為了施工的需要，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的通風(fēng)，應(yīng)當(dāng)采用800mm的通風(fēng)管進(jìn)行接力通風(fēng)，通風(fēng)機(jī)功率為30kW，供風(fēng)量為500m3/min，風(fēng)管采用的也是布質(zhì)風(fēng)管，這會(huì)為引水隧洞提供良好的通風(fēng)效果;(鈞輔助作業(yè)，幫助隧洞有效挖掘。
3引水隧洞的主要施工技術(shù)
現(xiàn)對(duì)這項(xiàng)引水隧洞的施工分析，主要從以下四個(gè)技術(shù)進(jìn)行分析;施工通風(fēng)技術(shù)、光面爆破技術(shù)、砂漿錨桿施工技術(shù)、二次襯砌混凝土施工技術(shù)。
3. 1施工通風(fēng)技術(shù)
對(duì)長(zhǎng)距離小斷面引水隧洞主要的技術(shù)難題就是通風(fēng)的問(wèn)題。(1)洞內(nèi)需要最大的供風(fēng)量，按照洞內(nèi)最多可以承受人員進(jìn)行計(jì)算、按照洞內(nèi)最小風(fēng)速計(jì)算、按照洞內(nèi)出渣車(chē)計(jì)算、按洞內(nèi)爆破石方稀釋炮煙計(jì)算等依據(jù)，計(jì)算洞內(nèi)需要的最大供風(fēng)量;(2)施工通風(fēng)設(shè)備的選擇，山于隧洞的斷面比較小，采用大直徑的通風(fēng)管會(huì)嚴(yán)重影響洞內(nèi)施工機(jī)械的運(yùn)行，采用較小直徑的通風(fēng)管風(fēng)阻會(huì)比較大，這會(huì)造成供風(fēng)量和供風(fēng)距離受到限制，機(jī)械的設(shè)備也達(dá)到配套的要求，綜合考慮，隧洞采用} 800mm的通風(fēng)管進(jìn)行接力通風(fēng)，通風(fēng)機(jī)功率為30kW,供風(fēng)量為500m3/min，風(fēng)管采用的也是布質(zhì)風(fēng)管，這會(huì)為引水隧洞提供良好的通風(fēng)效果;(3)施工通風(fēng)設(shè)備的安裝，有了良好的通風(fēng)設(shè)備，接下來(lái)就需要合理有效的安裝，讓通風(fēng)設(shè)備達(dá)到效果。首先通風(fēng)設(shè)備要安裝于每一個(gè)支洞口，要注意保持支洞口在進(jìn)入主洞時(shí)不要有折角和轉(zhuǎn)彎的地方，這有利于通風(fēng)的順暢;在通風(fēng)設(shè)備安裝時(shí)要保證風(fēng)管的平順，截面要一致性，如果發(fā)現(xiàn)有的地方有破損的問(wèn)題，應(yīng)該使用專(zhuān)用的膠水進(jìn)行粘結(jié)，不得自行縫補(bǔ)和粘結(jié)，這樣做會(huì)減少漏風(fēng)量;在通風(fēng)管進(jìn)行送風(fēng)的過(guò)程時(shí)要保證送風(fēng)口離掌子面距離大于15m，在接力通風(fēng)時(shí)后面的風(fēng)機(jī)供風(fēng)量應(yīng)大于前面的風(fēng)機(jī)供風(fēng)量，不能和前面的風(fēng)筒直接相連，間隔距離以30^-50m為最佳的距離;在爆破的過(guò)程中要把最端頭的一節(jié)風(fēng)管取下來(lái)，以防比被炸壞，嚴(yán)重影響通風(fēng)效果。
3. 2光面爆破技術(shù)
第一，在光面爆破關(guān)鍵技術(shù)上需要鉆孔和間隔裝藥。鉆孔，要根據(jù)圍巖的巖性，最主要的是地下水的活動(dòng)等因素的影響，確定合理的周邊眼的間距和最小的抵抗線，一般周邊的眼的間距采用為60cm，最小的抵抗線也為60cm;間隔裝藥，對(duì)周邊眼的設(shè)計(jì)采用空氣間隔裝藥的結(jié)構(gòu)，藥卷之間要采用導(dǎo)爆的連接，在實(shí)際的'施工時(shí)要采取集中裝藥的方法，如果圍巖整體比較差時(shí)，要采用小藥卷進(jìn)行集中裝藥。
第二，對(duì)炮眼的布置有以下要求:(1)在周邊眼沿的設(shè)計(jì)要進(jìn)行開(kāi)挖輪廓線;(2)在掏槽眼的位置的開(kāi)挖要在斷面的中央;(3)輔助眼應(yīng)該均勻地分布在掏槽眼和周邊眼的之間;(鈞在開(kāi)挖斷面時(shí)要合理地進(jìn)行布置輔助眼，在爆破時(shí)以防比留有死角;(5)在掏槽眼的炮眼方向，不應(yīng)該與巖層走向?yàn)槠叫�，盡量保持垂直的方向;(6)周邊眼和輔助眼的底線應(yīng)該在同一豎直面上，這樣能夠保證開(kāi)挖時(shí)的穩(wěn)定和平整;(7)周邊眼在外斜時(shí)要大于50cm/m，眼底不得超出開(kāi)挖輪廓線lOcm，且最大值應(yīng)大于15cm。
第三，在進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)要符合下面集中規(guī)定: (1)在進(jìn)行裝藥時(shí)，要定時(shí)、定段進(jìn)行裝藥，以免造成危險(xiǎn);(2)在裝藥時(shí)應(yīng)該把炮眼內(nèi)的造物清潔干凈，以免造成不良后果;(3)爆破的順序應(yīng)該為先中心掏槽眼后周邊眼;(鈞在進(jìn)行開(kāi)挖輪廓時(shí)上下炮眼應(yīng)該均勻地進(jìn)行分布;(5)在爆破后要及時(shí)檢查爆破的效果，對(duì)后期工作帶來(lái)一定的參數(shù)。
3. 3砂漿錨桿施工技術(shù)
砂漿錨桿采用YT28鑿巖機(jī)鉆孔施工，在注漿設(shè)備采用專(zhuān)用高壓注漿泵。 在錨桿孔開(kāi)孔前首先要做好測(cè)量的工作，通過(guò)開(kāi)始的設(shè)計(jì)要求對(duì)開(kāi)孔做好標(biāo)記，錨桿孔的孔軸應(yīng)該按照施工圖紙的要求進(jìn)行開(kāi)孔，要與開(kāi)挖面呈現(xiàn)垂直。對(duì)錨桿孔的深度必須按照設(shè)計(jì)圖紙上的規(guī)定，要使用高壓風(fēng)進(jìn)行沖洗，進(jìn)行清掃錨桿孔，以確�？變�(nèi)沒(méi)有石粉。
在使用砂漿時(shí)應(yīng)該采用比較高濃度的砂漿，在砂漿的配合比上要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)原位的試驗(yàn)以進(jìn)行確定后使用，并且還要堅(jiān)持隨拌隨用的原則，對(duì)超過(guò)初凝時(shí)間的砂漿做報(bào)廢處理。使用比漿塞進(jìn)行塞入，使其更加牢固，這樣可以確保在承受錨桿上和注滿(mǎn)錨桿孔砂漿的重量上達(dá)到要求。對(duì)排氣管的要求，就是必須確保排氣管插入錨桿孔底，排氣孔未出漿前，不得停比注漿。山于比漿塞在砂漿具有一定強(qiáng)度，應(yīng)該自后方拔出，在拔出時(shí)不得振動(dòng)錨桿。
3.4二次襯砌混凝土施工技術(shù)
在二次襯砌混凝土施工時(shí)要采用自行式液壓襯砌臺(tái)車(chē)襯砌，還應(yīng)配置專(zhuān)用抗浮、抗側(cè)偏千斤頂。在車(chē)架的兩端以及中部的設(shè)置時(shí)使用千斤頂，襯砌前將抗浮千斤頂頂在隧洞拱部，這樣為了防比防水板和襯砌的損壞，就需要對(duì)千斤頂?shù)捻敹诉M(jìn)行專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)。
在工作窗綜合考慮排氣、振搗、抗浮等因素設(shè)置。為了保證頂拱封堵密實(shí)，在頂部共設(shè)置3個(gè)封口器，這樣能夠有效封堵密實(shí)頂拱。
對(duì)臺(tái)車(chē)設(shè)液壓收支與絲桿頂升兩套裝置，可增加臺(tái)車(chē)使用靈活性和可靠度。
在施工過(guò)程中，為了確保模板不變形，鋼模應(yīng)該采用6mm的鋼板，這樣的使用不僅可以提高結(jié)構(gòu)的整體性，還可以達(dá)到防水的功效。
在隧洞襯砌需根據(jù)新奧法原理在初期支護(hù)完成后適時(shí)進(jìn)行。
4結(jié)語(yǔ)
引水隧洞作為水利工程的重要部分之一，探索與實(shí)踐綜合施工配備技術(shù)是非常必要的。對(duì)小斷面長(zhǎng)距離的引水隧洞的施工技術(shù)，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況采用施工通風(fēng)技術(shù)、光面爆破技術(shù)、砂漿錨桿施工技術(shù)、二次襯砌混凝土施工技術(shù)等，選擇合理的施工機(jī)械，進(jìn)行合理科學(xué)的施工，以保證安全、環(huán)保、有效利用等作用，還能夠保證施工的順利進(jìn)行和達(dá)到最佳的技術(shù)效果。
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