水工隧洞通过不良地质段施工技术的应用

水工隧洞通过不良地质段施工技术的应用

祁世云

新疆水发建设集团     新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市     830000

摘要：水工隧道施工线路通常较长，工程施工路线所处地下环境复杂多变，实际施工中经常会遇到复杂的水文地质条件，且其施工过程中还容易受到高压涌水、高地应力以及岩爆等各类问题的不良干扰。为此，需结合实际，针对水工隧洞施工线路中不良地质段的施工，应用有效技术措施，确保施工作业的安全高效开展。基于此，本文重点围绕水工隧洞通过不良地质段施工技术的应用展开分析。

关键词：水工隧洞；不良地质段；施工技术；应用分析

1、工程概况

项目为某引水工程的水工隧洞施工，工程施工线路存在不良地质段，其围岩结构软弱破碎，地下水分布丰富，不利于成洞施工，施工难度较大。该施工段岩体结构所受构造挤压较为严重，岩体结构多呈现散体、碎裂等结构，主要以V类围岩结构为主。断裂带两侧分布丰富地下水，工程洞室开挖期间还出现了涌水的情况，在此种情况下，为能够保证安全稳定且快速的掘进，工程采用钻爆法展开施工操作，分上下台阶实施开挖。

2、水工隧洞通过不良地质段施工技术要点

2.1超前地质预报

超前地质预报工作对于水工隧洞施工十分重要，实际施工中技术人员应结合工程进度等，对工程相关的地质勘测资料进行分析，对前方可能发生的地质变化情况进行预先分析，判断其对于隧洞施工可能造成的影响。此外，对于隧洞施工中可能发生涌水的点位和涌水量、地下水分布、泥沙的含量等因素对于施工产生的影响也在超前地质预报的内容当中。针对工程软岩结构中存在掉块内鼓的施工地段，要为其对施工造成的不良影响做出预报。如果岩体存在突然开裂的情况，或者开裂情况逐渐严重，要对其实际危害程度做出预报[1]。

为确保超前地质预报的准确性，工程技术人员应正确掌握超前探测办法。实际探测期间应借助地质钻机展开钻探，沿着工程隧洞的轴线方向可布设超前探孔，钻孔深度严格控制，约在15m左右。超前钻探操作可帮助技术人员准确判断隧洞前方围岩结构的分布情况，以及地下水的分布情况。技术人员钻探过程中，还可依照钻孔速度来判断地质条件，实际操作时，技术人员可在开挖钻孔中选择两个孔，超前于本次进尺大约2m左右，如果钻孔的速度较快且孔洞内容易坍塌，排出浑浊的水，则表示前方存在不良地质，必须要采取超前支护措施以保证施工安全。

2.2超前小管棚注浆施工

水工隧洞不良地质段施工时，施工人员应使用超前小管棚注浆的方式，对不良地质围岩结构实施加固，通过胶结反应令其成为整体结构，强化围岩结构抗剪属性。围岩结构可与导管形成稳固的梁式结构，同时进行压力的承担，这样一来可避免围岩结构松弛或者崩塌，此外还可以同时完成地下水的封堵处理。

2.2.1导管加工与设置

工程进行导管材料选择时，应选用无缝钢管材料。钢管内壁厚度控制在3.5mm左右，钢管直径设置为50mm，钢管长度控制在450cm左右。技术人员布设导管时候，应沿着掌子面顶拱部位180°实施布设。布设期间要注意尾部要间隔30cm左右。为确保固结效果和堵水效果能够达标，技术人员设置导管外插角的时候，应分别设置为5°和20°。此外，施工人员还要注意导管头部位置的间隔距离控制，应设置为40cm左右。施工中每掘进150cm之后，安设一排导管，施工人员要预留200cm，用于当做下一循环的注浆止浆盘。施工人员要将注浆孔设置在钢管上，注浆孔相互间隔30cm左右，孔洞直径设置为10mm左右。尾部要预留出100cm用作止浆段，这一段不进行钻孔[2]。

2.2.2钻孔安装

导管钻孔操作完成后，进行导管安装。施工人员应贴紧掌子面支设一榀钢支承，将其作为导管钻孔依托。技术人员对导管钻孔实施测量复核之后，明确钻点位及角度和方向，操作过程应用手风钻设备搭配钻头实施钻孔处理，钻头尺寸控制在60mm，钻孔期间要注重角度方向的随时修正调整。完成钻孔操作之后，技术人员要在钻孔中推入钢管。导管的尾部要与支撑结构采取焊接方式进行连接加固，为提升导管刚度其内应安设钢筋。

2.2.3管棚注浆

施工人员实施注浆处理之前要进行喷混凝土操作，喷混凝土厚度控制在50cm左右，施工人员应将掌子面以及管口的缝隙进行封闭注浆处理，将其用作止浆墙。导管端头要设置止浆塞进行封堵处理，这样一来可避免注浆处理的时候浆液从管壁间隙冒出。止浆墙设置完毕之后，施工人员要采取水泥-水玻璃双液浆，与水泥浆液相结合的方式进行注浆，能够达到快速堵水的目的。注浆施工中应使用双液注浆机设备。在此期间施工人员要注意凝胶时间的控制，一般应在30-120s之间。注浆浆液凝固一天之后，技术人员要进行强度检测，强度至少要在0.3MPa以上。操作期间施工人员要使用强制式的灰浆搅拌机进行水泥浆液的搅拌，搅拌完成要放置在特定的容器当中临时储存，为避免其发生沉淀反应要不断进行人工搅拌。注浆施工的时候施工人员将吸浆管放到储存浆液的容器当中就可开始注浆。施工人员要从两侧向着拱顶方向实施对称注浆，注浆顺序要正确，注浆压力应控制在0.5-1.0MPa。注浆期间如果压力超标要及时停止注浆操作，移动到另外一根钢管上继续注浆。水泥浆液注浆结束之后进行双液注浆，提升固结速度

[3]。双液注浆期间水泥浆液储存容器内以及水玻璃储存容器内各放置1根吸浆管用于注浆，当注浆压力从最初的1.0MPa达到3.0MPa的时候就可停止注浆。

2.3隧洞开挖支护

注浆操作结束且强度达标之后实施隧洞开挖，本工程的隧洞开挖选用了拱部超前下部跟进开挖施工策略。进行拱部开挖的时候，预留核心土，实施环形开挖处理，可使得掌子面更加稳固。拱部开挖每循环进尺严格控制，应用机械加人工开挖模式，尽量不进行爆破。如果必须实施局部爆破处理，施工人员要严格控制装药用量，尽量减小爆破施工对于工程围岩结构造成的不良扰动。施工人员应设置安全支护结构，开挖之后及时开展喷混凝土处理，厚度控制在5cm左右。开挖之后技术人员要使用拱架实施结构支护处理，拱架支撑间隔距离控制在50cm左右，支护锚杆端头部位与支撑结构采取焊接方式加固。进行下部开挖施工的时候，选用左右交错导坑式的作业方式，施工人员也要注意每循环进尺的控制，最大不得超出100cm，开挖结束后立即实施支护处理。下部开挖施工的时候，必须采取爆破手段时要选用小型松动爆破的方式，与此同时要及时完成钢支撑结构的支设施工。底部支撑选用落地横撑方式，设置混凝土底板，底板开挖之后将其底部存在的积水排除，然后清理浮渣之后实施底板浇筑，形成稳固完整的受力圈[4]。

2.4监控量测

水工隧洞开挖中应进行拱顶沉降及收敛变形量测，根据监控量测结果决定是否掘进、二衬、围岩注浆加固、初期支护结构等，保证施工安全及工程进度。

结语：综上所述，水工隧洞项目施工中，经常会遭遇不良地质段，通过此类地质段时，需应用特定施工技术来保障施工作业的安全开展，实际施工时技术人员需结合施工现场所处区域的水文地质条件，做好超前地质预报工作，同时应用小管棚注浆工艺技术予以辅助，提升隧洞结构的稳定性，为避免围岩结构坍塌还应合理使用封堵技术等，最终确保水工隧洞施工质量能够达标。

参考文献：

[1]张怡.水工隧洞通过不良地质段施工技术探讨[J].建材与装饰,2019(30):248-249.

[2]潘选明.浅析水工隧洞通过不良地质段施工技术[J].低碳世界,2018(12):81-82.

[3]龚元江,游洋,龚文成.水工隧洞混凝土质量缺陷分析及预防措施[J].云南水力发电,2023,39(03):223-226.

[4]陈小林,俞晓燕.复杂地层水工隧洞施工方法研究[J].东北水利水电,2023,41(04):14-17.