引水隧洞钢拱架施工技术及质量控制要点

引水隧洞钢拱架施工技术及质量控制要点

杨春贝

中国水利水电第十二工程局有限公司浙江省 杭州市310030

摘要：水利水电工程项目属于我国基础建设工程项目之一，我国是一个地质结构比较复杂的国家，复杂的地质条件也加剧了水利水电工程项目的施工难度和复杂性。部分水利水电工程项目施工中会应用到隧洞钻孔爆破施工工艺。因此要求施工人员在具体的过程中需根据工程项目的具体情况制定科学的施工方案，在不影响水利水电工程项目施工质量的条件下达到预期的爆破效果，从而为后期的工程项目施工提供技术支撑。

关键词：引水隧洞；钢拱架；质量控制

引言

为了解决我国因水资源分布不均带来的经济发展的不平衡，国家越来越重视部分缺水地区的水资源调用工程。隧洞开挖施工是水利工程的非常重要的内容，因此隧洞施工技术十分关键，应当与工程地质、地貌、水文等相适应。全面考虑各种因素确定施工方案，制定标准、可行的技术方案，从各技术细节上确保施工保质保量的完成。

1技术简介

在水利水电工程项目施工中应用隧洞钻孔爆破施工工艺的过程中，会根据孔洞的实际因素对爆破技术进行优化和调整，举例来说，会在实际的工程项目施工中辅助应用孔爆破施工工艺、周边孔爆破工艺等等。不同的爆破孔产生的作用存在显著差异。鉴于此，在施工中要求施工单位要根据炮孔作用绘制对应的炮孔作用效应组合图。施工单位在开展隧洞钻孔爆破作业的过程中，需严格根据施工作业图纸以及对应的工程施工参数进行规范作业，严格控制爆破孔的数量，避免对后期的水利工程项目施工带来不便。同时施工方要同步做好爆破作业区域的安全防护工作，制定对应的应急预案，最大限度减少安全事故发生概率。

2施工方案

就水库工程而言，在供水引水隧洞支护施工中遇到的主要地质问题是围岩几乎全部都是全风化、强风化变质砂岩，岩质为软~极软，结构破裂严重，裂隙很发育，岩体破碎严重，围岩极其不稳定性，难以自稳，容易发生坍塌变形。存在边挖边塌问题，成洞条件比较差。因此，根据工程围岩破碎严重，存在严重的安全风险，确定施工方案如下：需对隧洞进行超前支护，安装型钢拱架，以提升支护的稳定性，挂网喷混凝土，联合系统锚杆的支护方法，可在拱顶范围内采取直径为22mm，长度为3.0m的超前锚杆进行支护，纵向水平间距2.0m，支护间距控制0.5m左右。采用Ⅰ14工字钢单榀钢拱架，间距控制在60cm左右。挂高强度镀锌铅丝网喷混凝土的厚度为20cm，铅丝网片的直径为6mm，系统锚杆采取直径为22mm的螺纹钢筋，间距控制在1.5m左右，长度控制为4.5m。

3引水隧洞钢拱架施工技术及质量控制要点

3.1场地建设

按照标准化要求建设钢拱架加工厂，加工厂实行封闭化管理模式，集中加工、分散运输、统筹管理，从根本上控制钢拱架加工质量，降低人员和机械设备的投入，节约材料，从而降低总成本。加工厂原材料存放区、半成品存放区、成品存放区、废料堆放区、加工区和试拼区需合理布置，电力设施严格按照施工用电规范布设。加工厂试拼区要求用混凝土硬化一块平整的且面积不小于一榀钢拱架的试拼台，并严格按照设计钢拱架的尺寸画出加工大样图以便于钢拱架试拼。钢拱架加工厂安装保安监控系统，减小安全人员成本投入，有效预防材料丢失和被盗。

3.2钻孔作业

为保证钻孔质量，设计分区、分部位定人定位施钻，实行钻工作业质量奖罚制。炮孔钻完后，用棉纱堵塞孔口进行保护，防止石渣掉入孔内。对于因堵塞无法装药的钻孔，应予吹孔或补钻。每个钻孔施工完毕后由现场作业班组长进行初步检查并及时纠正偏差，所有钻孔完成后由当班技术员进行复检，重点检查周边孔质量和间距，要求偏差不得大于5cm，对不符合要求的钻孔需立即补打，在所有钻孔符合要求后才可进行下一步工序。

3.3钢拱架支撑

Ⅴ级围岩和破碎带在临时支护中采取钢拱架支撑，通过混凝土做全封闭处理，确保钢支撑各附件与钢支撑牢固焊接。在混凝土浇筑中，可将附件与钢支撑全部留在混凝土中，为防止岩石掉块，将钢支撑之间通过钢筋网制作成挡网。钢筋网和钢支撑之间需要采取焊接的方法连接成一个整体。本工程钢拱架采取了Ⅰ14工字钢，间距0.6m，隧洞进出口断层等围岩破碎带可适当加密，隧洞开挖每榀钢拱架间采用20（Ⅲ级螺纹钢筋）钢筋连接，钢拱架底部视开挖情况可适当增设横向型钢支撑（钢筋和型钢现场计量），施工期间应注意监测钢拱架整体稳定性。钢筋网布设中，采取的钢筋型号为Φ6，间距20cm。

3.4安装钢架

具体过程和要求记述如下：①本项目钢支架采用HW150型钢，安装间距1.0m。按设计尺寸在洞外分节焊接，每节两端均焊连接板，并用螺栓连接，加工后必须进行试拼检查，严禁不合格品进场。②钢架安装尺寸允许偏差：横向和高程为±5cm，垂直度±2°。钢架支撑底脚置于牢固基础上，底板若有超挖用C30混凝土回填，利用锁脚锚杆定位。钢架支撑与围岩之间必须楔紧，2排钢架间用钢筋纵向连接牢固，以便形成整体受力结构。

3.5钢拱架安装

使用运输车辆将已检验合格的钢拱架送至作业面后根据测量放样的拱脚边线、拱脚高程先将两侧钢拱架腿安装就位，然后将中间一段由人工协同举起，将相邻连接钢板螺栓孔对齐后安装螺栓，安装螺栓时安排专人控制拱脚，以免发生偏移，再紧固螺栓使连接钢板密贴。依此方法逐步安装其余部位拱架段。钢拱架必须严格按照测量放样数据进行安装，并且必须安装在稳定的基岩面或混凝土垫块上。

3.6隧洞支护技术

本工程隧洞一次支护根据围岩类别分为:V1、V2类土洞及V类围岩，各类围岩支护形式分别为:V1类土洞进出口加强段:采用钢拱架、钢筋网片、喷混凝土、系统管棚和洞底水泥土垫层联合支护形式。V1、V2类土洞洞身段:采用钢拱架、钢筋网片、喷混凝土、随机管棚和洞底水泥土垫层、砂砾石垫层(V1类土洞为水泥土垫层，V2类土洞为砂砾石垫层)联合支护形式。V类围岩洞身段:采用钢拱架、系统锚杆、钢筋网片、喷混凝土联合支护形式。

3.7喷射混凝土施工

喷射混凝土施工采用湿喷法，在喷射之前需将施工表面进行清理工作，并对喷面进行高压冲洗。初喷混凝土厚5cm，在进行支护作业前须作配合比试验，以便确定喷混凝土的各种原材料用量和喷射的方案。喷混凝土前要邀请监理工程师对钢筋网进行验收，通过后用干净的水润湿待喷的岩面。水泥和速凝剂不超过±2%，骨料不超过±3%。喷混凝土用料用机械拌和，拌和时间不少于2min。采用分层法喷射，喷射手在正式喷射前必须经过培训。在垂直面喷射时采用由下向上的顺序，在平面喷射时采用分条带的顺序，喷嘴距受喷面的距离应控制在80cm左右。在第二层喷射前应将标志杆超出设计面部分割除，并对已喷面进行清理，将浮渣、松动的砂浆，或者有局部架空的部位进行清除。最后一层喷射时要保证混凝土面平整、连续、外观美观。第二层混凝土喷射施工方案与初喷一致，达到设计厚度后完成整个支护施工，最后一层喷射时要保证砼面平整、连续、外观美观。

结束语

通过对钢拱架原材料进场、加工及现场安装等过程的精细化管理，提升钢拱架成品质量和工序施工质量，控制施工成本的同时提高初期支护系统承载力，加快推进施工标准化进程。

参考文献

[1]陈磊,刘勇.机械掘进法在砂卵砾岩地层隧洞工程的施工应用[C]//,2021:6.

[2]苗双平,徐晨星,韩京华等.针梁钢模台车在TBM施工隧洞混凝土衬砌中的应用[C]2021:7.

[3]姚军,马翠玲.岩溶区隧洞开挖对地下水位的影响[J].廊坊师范学院学报(自然科学版),2021,21(04):98-102.

[4]刘万林.综合临时安全检测在滇中引水隧洞施工中应用[J].建筑技术开发,2021,48(23):106-107.

[5]李海原.胡鲁水电站尾水隧洞大断层超前强支护施工技术[J].四川水力发电,2021,40(06):74-78.