摘 要：隧洞工程的施工因为受地质条件、施工条件以及安全稳定性等因素的制约而成为水利工程建设中的难题。本文结合笔者多年的工作经验对隧洞施工中的技术要点与相关措施进行阐述，与同行探讨。
关键词：水利工程；隧洞工程；施工技术；措施
1水利工程隧洞工程的类型与总体布置
1.1水利工程隧洞的类型
隧洞按其输水时水流性状不同可分为无压隧洞和有压隧洞。无压隧洞输水时水流不完全充满具有自由表面有压隧洞输水时水流完全充满无自由表面。隧洞一般分为进口段、洞身和出口段三部分。进口段通常布置有拦污栅、闸门等其形式有竖井式、塔式、斜坡式等几种。洞身的型式是根据水流条件、地质条件及施工条件而定。有压隧洞一般采用圆形断面或马蹄形断面无压隧洞常用的有圆形、城门形、马蹄形等。
1.2水利工程隧洞的选线原则
隧洞选线的影响因素很多如地形、地质条件水文地质、施工条件等。这里仅介绍隧洞选线时应注意的一般原则：
（1）尽量避开地质条件不良地段。隧洞的路线选择应尽量避开山岩压力大、地下水位高、漏水严重的岩层以及断层、破碎带和可能滑坡的不稳定地段。当隧洞轴线与岩层面及主要节理裂隙相交时应尽量成较大夹角。
（2）隧洞路线应力求短而直以减少工程费用和水头损失。如由于地形、地质条件和枢纽布置的原因必须转弯时转弯半径不宜小于5倍的洞径或洞宽偏转角一般不大于以使弯道水流平顺。对于通过高速水流的无压隧洞应力求避免在平面上设置曲线段。
（3）隧洞进出口应选择在岩层风化浅、岩石较坚硬完整、边坡稳定的地段。进出口的水流应平顺对称避免产生涡流。若拦河坝为土石坝时隧洞进出口应与土石坝间隔一定距离以防止水流对上游坝坡和下游坝脚的冲刷。
（4）隧洞应有足够的围岩厚度。隧洞较深的埋置深度可以充分利用围岩的弹性抗力和减小地震力的影响以达到减小衬砌厚度的目的。洞身部分一般均埋置较深其进、出口部位的围岩厚度一般应达到1倍的洞径或洞宽。但在采取了合理的施工程序和工程措施之后围岩厚度还可以减小。对于相邻两隧洞间岩体的厚度一般应有3倍的洞径或洞宽岩体较好时可适当减小但最小不得小于1倍的洞径或洞宽。
（5）应兼顾施工方便。对于长隧洞洞线的选择还应考虑设置施工竖井或支洞问题以便于增加开挖工作面改善施工条件加快施工进度。
2水利工程隧洞工程主要施工技术
2.1隧洞开挖施工技术
隧洞开挖方式有全断面开挖法和导洞开挖法两种。开挖方式的选择主要取决于隧洞围岩的类别、断面尺寸、机械设备和施工技术水平。合理选择开挖方式，对加快施工进度，节约工程投资，保证施工质量和施工安全意义重大。
（1）隧洞进、出口的边坡开挖要按照所设计的洞脸开挖坡比进行，开挖中应随时检查边坡，如有滑动、开裂等现象，应适当放缓坡度，保证边坡稳定和施工安全。
（2）隧洞横断面的最小尺寸，一般情况下，圆形断面的内径不宜小于1.8m，非圆形断面的高度不宜小于1.8m，宽度不宜小于1.5m，可采用掘进机、架钻台车、钢模台车等较大型设备施工，但其断面尺寸应通过技术经济分析确定；为了确保施工安全及建筑物的安全，隧洞进洞之前，最好先施工洞外建筑(明洞或暗渠)，稳定洞脸及提高洞口施工的安全系数；水利工程隧洞施工规范规定，洞室开挖严禁欠挖，控制超挖，径向超挖值不大于10cm，且所有松散岩块要彻底清除，超挖回填必须用同标号混凝土回填，且不予计量。
（3）隧洞Ⅱ、Ⅲ类围岩采用全用全断面开挖。Ⅳ、Ⅴ围岩地段优先采用全断面开挖，如全断面开挖有困难时宜采用短台阶法施工。
（4）当用钻爆法开挖隧洞时，应采用光面爆破。施工时，必须编制爆破设计，按爆破图表和说明书严格施工，并根据爆破效果及时修正有关参数。
2.2隧洞锚杆施工
（1）根据设计要求和喂岩情况确定孔位，并做出标记，开孔位置允许偏差为10cm；钻孔前要选好钻头尺寸，采用“选注浆后插杆”的程序，钻头直径应比锚杆直径大15mm以上，若采用“先插杆后注浆”的程序，孔口注浆时，钻头直径比锚杆直径大25mm以上，孔底注浆时，钻头直径应比锚杆直径大40mm以上；而钻孔的深度则由不同的锚杆而有不同的规定；在钻孔结束后，应清除干净孔内的岩粉和积水；
（2）在Ⅳ、Ⅴ级围岩及特殊地质围岩中开挖隧洞，锚喷支护必须紧跟开挖工作面，应先喷后锚再复喷，喷射混凝土厚度不应小于50mm，锚杆施工宜在喷射混凝土终凝3h后进行。
（3）锚杆杆体露出岩面的长度不应大于喷射混凝土的厚度。
2.3隧洞喷射混凝土施工
应根据工程量、进度要求、工艺流程等条件选择喷射机，优先选用湿式喷射机，则其对所用的黄砂对细度模数、含泥量及含水量要求较高，施工时应严格把好黄砂质量关。喷射混凝土前，应清除开挖面的浮石和墙角的石渣、堆积物，用高压风水将受喷面冲洗干净，对于遇水易潮解、泥化的岩层，应用高压风清扫岩面。隧洞喷射混凝土施工时，按先底拱--边拱--顶拱的顺序分段、分次进行，喷射进行，各段间的结合部和结构的接缝处要做好妥善处理，不得存在漏喷部位。喷头与受喷岩石面垂直，螺旋式喷射，喷射距离控制在0.6m～1.2m。一次喷射厚度控制在5cm左右，第一层喷射混凝土终凝后，第二层喷射应在前一层喷射混凝土终凝后进行，直至达到设计厚度，如遇终凝超过1小时，则用高压水冲洗干净后，再进行第二层喷射。喷混凝土终凝2h后即进行喷水养护，一般工程不得少于7d的养护，重要工程不得少于14d的养护。当气温底于50时，不得喷水养护，必要时还需采取保温防冻措施。
2.4隧洞衬砌施工
根据周边位移的量测结果判断围岩的稳定性，决定衬砌施作时间。衬砌应在围岩和支护变形基本稳定并具备以下条件时施作。
隧洞衬砌形式与断面形状和尺寸、运行条件、内水压力、围岩条件（覆盖厚度、围岩分类、承担内水压力能力、地下水分布及连通情况、地质构造及影响程度）、防渗要求、支护效果、施工方法等因素有着密切的联系，其衬砌一般为平整衬砌、单层衬砌、锚喷衬砌、混凝土衬砌、钢筋混凝土衬砌和预应力混凝土衬砌（机械式或灌浆式）；当隧洞在穿过断层、软弱破碎带以及和竖井交接处时出现较大的相对变位时，衬砌需要加厚应设置横向变形缝，围岩地质条件比较均一的洞身段只设施工缝；根据浇筑能力和温度收缩等因素确定
沿洞线的分段长度，一般采用6～12m底拱和边拱，顶拱的环向缝不得错开。
2.5隧洞回填灌浆施工
混凝土及钢筋混凝土衬砌的顶部（顶拱），必须进行回填灌浆，目的是充填混凝土衬砌与拱部岩面的空腔，防止通水后拱部塌方砸坏拱圈，危及供水；而回填灌浆的范围、孔距、排距、灌浆压力及灌浆浓度等都和隧洞的衬砌结构型式、运行条件等有着密切的联系。
（1）回填灌浆应在衬砌混凝土达到70%设计强度后进行。
（2）灌浆压力应根据现场灌浆实验综合分析确定；土洞钢筋混凝土衬砌宜采用低压灌浆，灌浆压力宜为0.1MPa～0.2MPa；岩洞钢筋混凝土衬砌宜采用0.3MPa～0.5MPa。
（3）灌注要分区段进行，且要分两个次序进行，后序孔为顶孔，先灌一序孔，后灌二序孔，施工应自低的一段开始，向较高的一段堆进，同一区段的同一次序孔可全部或部分钻孔后在灌浆，也可单孔分序钻金和灌浆。
3水利工程隧洞工程施工技术措施
3.1隧洞塌方处理技术与措施
（1）塌方地段应加强预报工作。处理塌方前，应详细调查其范围、形状、塌穴地质构造、地下水的分布活动情况等，查明其诱发原因和塌方类型，据此确定处理方案。
（2）水工隧洞塌方应根据发生的部位、规模及地质条件，采取“治塌先治水、治塌先加强；小塌清、先支后清；大塌穿、先棚后穿”的原则，应先加固未塌方地段，防止塌穴扩大。采取喷锚支护、注浆、管棚等技术措施进行处理。
（3）塌方地段防排水尚应遵守下列规定
对于地表沉陷和裂缝，应采用不透水土夯填密实，并开挖截水沟，防止地表水下渗到塌穴和塌渣体内。塌方冒顶时，应在陷穴口地表四周挖沟排水，并设棚遮盖穴顶，防止雨水流入。
3.2隧洞通风防尘措施
3.2.1施工中作业环境应符合国家卫生标准。
3.2.2隧道施工应采取通风、洒水等防尘措施，搞好个人防护，并定期测试粉尘和有害气体的浓度。
4结束语
由于每一个水利工程隧洞的施工技术受所实施的工程状况、环境、地质、围岩等不同情况的影响，则其具体的施工技术也会有所不同，所以在具体的工程施工时，应结合具体的情况和施工能力形成具体的施工技术，提高施工技术的水平。
参考文献：
[1]DL/T5195-2004 水工隧洞设计规范
[2]软岩隧洞设计与施工技术.中国水利水电出版社.2006-12-01
