我国水工隧洞施工技术的发展与展望

1、我国水工隧洞施工技术的发展与展望;迤相,卑国1召t一我国水工隧洞施工技术的发展与展望一概述槿(水电十二局)随着我国水利水电建设的发展,建国40年来,水工隧洞的洞经由小到大,五十年代洞径多小于5-6m;六十年代以后不少洞径为7lore,八十年代则可大于】5m据有关资料的不完全统计,在装机16OOkw以上的128座水电站中,建有水工隧洞的计有87座,占电站总数的68%.据198.7年的不完全统计.我国已建和在建的水工隧洞有400余条,总长度约400km,其中涧径在3m以上长度大于1500m的42条.我国已建有压引水隧洞最长的是吉林省宝泉山隧洞,长度为9500m,断面为王3×2.6m,其次

2、是鲁布革发电引水隧洞.长度9382m,开挖直径8.8m,衬砌后内径为8m;在建的有压引水隧洞最长的是贵州天生桥二级水电站(坝索)引水隧洞.共3条,每条长约11348m,最大开挖洞径10.8m已建无压输水隧洞最长的是河北省引滦人黎河隧洞,长为10395m,面为5.7x6.62m在建无压输水隧洞最长的是甘肃省盘道岭隧洞,长为】5728rfl,断面为4.4×4.4m.我国已建的大断面水工隧洞,其中最大的城门洞型断面的是漫湾水电站和龙羊峡水电站的有压,无压施工导流隧洞,分别为宽l6m高l9m和宽】5m,高】8m:最大的圆形隧洞是三门峡水电站的一2867zf有压排砂隧洞,洞径为l11"

3、;i3.泄洪蹉洞单洞永久能力超过2000m/S的,有甘肃碧口,刘家峡,贵州省鸟江渡水电站泄洪隧洞其中最大的是碧口水电站右岸泄洪洞,断面(净断面)为13×l15m,洞长为6007m,设计泄洪流量为2290m/s从洞内泄洪流速看,最大的为刘家峡泄洪洞,达40-45m/S.有压隧洞承受的内水压力水头大都在60m以内,超过60m都少见,就建洞的地质条件来看,有地处象碧口电站抗压强度在300kg/crfl以下的千枚岩地层中的大型隧洞,也有象六郎洞,猫跳河梯级和鸟江渡等电站地处岩溶发育地区的大型隧洞.面且都成功地建成并安全运行.随着我国水利水电建设的发展,长,大水工隧洞的建设开始了一个新阶段,特

4、别是大型水电站的陆续兴建,作为水电站的导流和泄洪建筑的规模也愈来愈大,近年来我国修建的紧水滩,龙羊峡,鲁布革,漫湾等电站的导流洞工程,开挖跨度已达】622m,高度达1922m,开控断而已超400m.正在兴建的四川省二滩水电站,导流洞过水断面为17.5x23宽x高),是我国目前在建的最大导流隧洞黄河小浪底水利枢纽工程.也有大型导流洞及泄洪隧洞工程其规模及断面都是很大的目前已建和在建的鲁布革和天生桥水屯站,其引水隧洞长度均超过9kin以上,这两个工程的大小洞井群总长分别可达20和44km以上,并引进有钻岩机械和大型掘进机等一批国外施工机械.通过工程实践.掌握了新的施工技术施工工艺,加快了隧洞工程的

5、施工速度,取得了大型隧洞机械化施工的经验,提高了施工水平.漫湾电站二条导流洞是国内目前已建最大的导流洞(过水断面为15X18m)工程,采用机械化联合施工.在24个月完成(总长88lm),共开挖石方49万m.浇筑混凝土7.1万m.在该隧洞工程施工中,创造了大断面隧洞全面机械化施工的新水平.为我国大型隧洞施工积累了经验.二,水工隧洞施工技术发展与展望从我国水工隧洞开挖方法来看.过去施工中的水工隧洞,绝大部分是采用分部开挖方法施工的.这也是同我国当时所具备基本条件相适应的.尤其是开挖机具施工支护.爆破器材,装载运输等方面,只能适宜小断而开挖,其中上导洞开挖方法应用最多,下导洞次之,全断面开挖方法采用

6、很少.五十年代仅在洞径5m以下的六郎洞,盐水沟引水隧洞开挖采用.六十年代中期开始.我国从日本.瑞典,英国等引进了一些隧洞施工机械,并在一些工程进行太断面或全断面开挖试点,并逐渐研制成功了适合我国情况的水工隧洞施工机械,如多臂台车,全断面掘进机等.并在一些隧洞工程施工中使用进口和国产开挖设备.取得了加快隧洞施工速度的初步经验.我国水工隧洞开挖基本上采用常规钻爆法.近年来才在少数工程开始使用掘进机.由于设备更新慢.管理不善开挖速度不但低于国外.而且多年来似有排徊之势,1958年,龙亭电站引水隧洞施工,洞径6.9m,钻爆法最高月成洞进尺122m,1966年映秀湾水电站引水隧洞施工?洞径5.5

7、5;7.5m,最高月进尺l22m;1969年鱼子溪一级水电站引水隧洞.嗣径5.7m,最高月进尺115.5m.1983年,引滦八一林隧洞.开挖断面尺寸9I3×7.9m,最高月进尺130.7m;引滦工程新王庄隧洞使用我国研制的S卜5.8A型全断面掘进机开挖.洞径5.8m.砂质石灰岩,抗压强度600-836kg/cm,最高年进尺为1040m,月进尺213.4m,日进尺19.8m,平均月进尺129.4m;1985年l0月,由日本大成公司施工鲁布草电站引水隧嗣.开挖洞径8.8m,采用2台三臂液压凿岩台车全断面钻爆开挖.最高月成洞进尺达357.5m,平均月进尺227m.1986年8月又创最高月成

8、洞进尺373.7m.平均一头进尺258m.日进尺最高19m.混凝土全断面衬砌一头平均月浇筑进尺167m,最高270m.1986年.天生桥二级(坝索)水电站引水隧洞.开挖洞径10.Sm.采用美国引进的直径10.8m的大直径全断面掘进机开挖.目前月进尺平均为250m.漫湾水电站导流隧洞开挖断而城门洞型(宽×高)16×19m,分上下两层开挖,采用四臂液压凿岩台车,开挖日进尺最高达21.1m;平均月进尺130m,最高月进尺271.9m.居国内领先地位.在爆破技术上.近年来广泛采用推广预裂爆破和光面爆破.这是国外近5O年发展起来的控制爆酸技术.它是减少开挖量和回填量的一项重要技术措施

9、.我国近年来应用在水工隧洞工程的有:镜泊湖,察尔森,渔子溪一,二级.大平哨八一林等引水隧洞.实践证明,凡是采用光面_爆破修建的隧洞,都收到了良好的技术经济效果.隧洞混凝土衬砌工艺方面.陈采用立木模和钢模台车分段施工外,近年来采用拉(拖)模衬砌施工工艺和素混凝土高压灌浆衬砌新技术以及预应力钢筋混凝土衬砌工艺等.在鲁布革引水隧洞施工中采用针一29梁钢模一次全断面连续浇筑和模板自行,这在我国水工隧洞施工史上当属首创.喷锚技术是隧洞衬砌和支护的新技术五十年代以来.它得到广泛应用,国内外的大量工程实践证明,喷锚支护技术是一项行之有效的先进技术,它具有施工速度快,安全可靠节省原材料等优越性.据有关资料统计

10、,到I981年底,我国地下工程喷锚支护总长度已达7500kin,只是大部分在煤炭冶金系统,水利水电系统发展较慢,总计不到20kin,另有资料统计,喷锚和普通钢筋混凝土衬砌相比,可节省开挖量2O%以上.混凝土4o%以上,劳力40%以上;成本30%以上,节约水泥l/22/3:加快施工速度12倍单从施工角度来说,简化施工程序这一道工序,术材几乎不用,钢材也有不同程度的节约,结合光面爆破,效果更为显着特别是在软弱围岩中使用了锚喷支护取代了钢术支撑这类传统的临时支护.但是,由于水工隧洞牵涉到水力因素,加之地质条件的复杂陛,因此,对许多问题还缺乏全面和深刻的认识,对发电引水隧洞喷锚的综合经济效益,看法上还

11、有争论,这也可能就是水利水电系统喷锚在隧洞发展较慢的原因之一.喷锚技术在水工隧洞的应用还未形成完整而系统的设计理论,施工工艺的改进和提高,施工机械的配套和完善还存在着不足,特别是在不良地质条件作喷锚工程还必须慎重对待.在采用喷锚支护时,施工的躲测技术还处在试验阶段,还不能用于指导和控制施工,在量测元件仪表以及嚣测信息的分析和控制系统方面都还不够完善,极待努力改进.随着隧洞工程施工技术的发展,经过大量的水工隧洞工程实践,我国已经逐步掌握了处理各种不良地质情况的施工技术,并在施工中积累了丰富的经验.在不一30一稳定围岩中开挖隧洞,国内外的实践经验是:短开挖弱爆破强支护,快衬砌"的边开挖边

12、衬砌的施工工艺.当围岩强度不足支承拱圈时,采用侧壁小导洞先墒后拱法,是大断面隧洞开挖的有效方法.通过建国40余年的施工实践,从对隧洞施工的安全可靠,快速高效省工省料等要求出发,根据我国目前拥有的技术手段和装备情况,可心认为,我国水工隧洞开挖方法的发展,已到了一个新的发展实践阶段,即尽量减少隧洞开挖分部数量,实行大断而或全断面开挖,是今后的重要发展途径.综上所述可以看出,我国与国外地下工程的施工水平,差距还是不小的.高掘进面凿岩钻孔还是繁重的劳动,炮L装药和爆破后整毛边工作的机械化程度仍然不高,在地下建筑物的施工过程中,增加工程造价的岩石超挖问题还难以避免.用于坚硬岩石的大直径经济的隧洞掘进机,

13、还不够完善等.总的来看,我国在水工隧洞施工已达到了一定水平,但与嗣外相比施工速度显得缓慢,设备还较落后,需要努力赶超.当今世界各国为了使本国的工农业生产得到进一步发展,都十分重视开发利用动力和水资源,为修建大型水电站,抽水蓄能电站,开发跨流域的引水工程进行水量调节等.我国幅员辽阔,水力资源丰富,且多集中于深llJ峡谷河流,由于地形条件限制,修建大型水力发电站,引水工程必然要把一部分建筑物置于地下,随着我国水利水电建设的发展,今后大流量的长,犬引水,导流泄洪等工程越来越多,发展必将具有广阔的前景,随着隧洞工程数量和规模的逐渐扩大,对勘测,设计施工必然提出许多新的课题.由于断而大,洞线长,必然会带

14、来地质条件的复杂多变,如果处理不当或盲目施工,会造成各种事故.下转第22页)由于坡度陡溜渣比较通畅二条斜井的扩大开挖结束,月平均进尺为80.5It/月斜井将采用专门设计的滑升模板浇砼.调压并扩;=开挖均采用手风钻钴爆,周边光而爆破,人工清渣至导井溜到调压井底部后装载机配台自卸车出渣,砼施工采用液压滑模技术四,施工管理要做到均衡生产,按质按最地完成生产任务,除了耍有先进的施工手段外,必须要做好科学的施工组织和工程管理.才能充分发挥机械效率.达到快速均衡生产.在工程施工组织和管理中要认真积极地推广项n法施工管理,为此要做好以下的各项工作.1.强化口标管理,实行项日经理负责铡,项口经理根据合同条款及

15、施工规范要求,实现对工程的全而领导,并负责组织施工2.组织精干高教一专多能的承包队伍,并在项日实施中实现动态优化的劳动组合3.实行三位一体的工作方法,即思想工作行政手段,经济扛杆三管齐下,制定进度,质量,安全和成本考核的综合奖罚办法.体现责,权利的互相统一4.充分发挥工程技术人员的聪明才智,吸收工人技术骨干的合理化建议,积极引进新技术,新工艺,新材料,做好技术工作,优化施工方案,组织好立体交叉平行作业依靠科技进步和提高劳动者素质,实现工程建设的安全,优质高效.5.科学组织施工,认真编制工程的网络进度计划.随时修订,并调整施工方案,确保关键线路工程的完成还要做好日常的技术管理,编制质量控制和施工

16、安全技术措施,加强工程质量和安全施工的管理和监督工作.以确保总进度计划的顺利实施.参阅文献(略)(上接第30页)严重的会使工程长期停工,甚至被迫改变涧线.这些地质问题主要有岩爆,坍方,涌水,流沙,高温地层及有毒气体,断层破碎带等.国内外在处理这些复杂的地质问韪方而,在犬量的工程实践中积累了丰富的经验,总结了许多行之有效的防治措施,可供借鉴,另外,长隧洞施工中的通风,除尘,排水也是其突出问题之一,应该结合长隧洞的合理分段,施工机械选择,施工程序安排作好设计,选择好通风,除尘排水设备,以保证施工安全和良好的施工条件在高海拔地区的隧洞工程还存在着人气压力低,缺氧,气温低等恶劣自然条件,这将会给隧洞施工带来特殊的嗣难,人和机械的生产效率都会受到一22一影响,为了保证工程顺利施工,在施工组织设计中