導(dǎo)流洞是水利工程中的前期工程。導(dǎo)流洞的順利開(kāi)挖施工和竣工將影響水利工程后期的截流、壩基施工進(jìn)度，甚至可能影響整個(gè)水利工程的進(jìn)度和投資效益。
一、導(dǎo)流洞實(shí)例及地質(zhì)條件
以四川省涼山州西昌市官邸水電站左岸導(dǎo)流洞為實(shí)例，該導(dǎo)流洞洞身及出口段尺寸均為21m×16m，進(jìn)口漸變段最大尺寸為22m×19m，最小尺寸為21m×16m。導(dǎo)流洞進(jìn)、出口段30m范圍內(nèi)，巖性等級(jí)都較差，多是砂巖，有許多裂縫、破碎、整體性較差(可通過(guò)地質(zhì)小導(dǎo)洞勘探分析)，若開(kāi)挖施工工藝選擇不當(dāng)，極易出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，產(chǎn)生機(jī)械設(shè)備損失、人員傷亡、增加工程造價(jià)等嚴(yán)重后果。
二、導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段開(kāi)挖難易程度分析
第一，該導(dǎo)流洞進(jìn)、出口長(zhǎng)度30m范圍內(nèi)巖性等級(jí)都較低，砂巖、破碎、裂縫多、整體性差。第二，該洞身段及出口段開(kāi)挖尺寸均為21m×16m，進(jìn)口漸變段最大開(kāi)挖尺寸為22m×19m，最小尺寸為21m×16m。從開(kāi)挖尺寸的數(shù)據(jù)來(lái)分析，導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段開(kāi)挖難度最大，其尺寸最大處頂拱弧拱的高度為3m，而跨度達(dá)到了19m，頂拱的開(kāi)挖弧度很小，產(chǎn)生的拱力很小，極易出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，如圖1所示：它的開(kāi)挖難度在國(guó)際上都是排在前列的，其對(duì)施工工藝技術(shù)的考驗(yàn)也很大，除了要加強(qiáng)支護(hù)措施外，還要選擇安全性非常高的施工工藝。這樣對(duì)整個(gè)導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段的施工質(zhì)量和進(jìn)度才有保障。
三、管棚法施工工藝分析
管棚法施工工藝是安全性非常高的開(kāi)挖施工工藝。我們以導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段為例進(jìn)行講解。(一)導(dǎo)流洞頂拱弧拱開(kāi)挖、支護(hù)施工工藝。把外直徑100mm、壁厚4.5mm、長(zhǎng)度30m、周?chē)贾妹坊ㄐ行】?大小15mm左右，間排距為150mm)的鋼管插入先用鉆機(jī)造好的孔內(nèi)(導(dǎo)流洞頂拱開(kāi)挖弧拱線外側(cè)范圍造一排孔，孔的間距為800mm，大小為120mm，長(zhǎng)度為30m)，如圖一所示，鋼管的間距為800mm，在導(dǎo)流洞頂拱外側(cè)弧拱線范圍內(nèi)布置一排，待鋼管全部安裝到位后，用水泥漿進(jìn)行灌漿(灌漿由稀到濃，水灰比為4:1、3:1、2:1、1:1、0.5:1五個(gè)等級(jí))，水泥漿通過(guò)鋼管上的梅花行小孔滲入到破碎巖石的裂隙中，水泥漿發(fā)生水化反應(yīng)硬化后，將破碎的巖石連接為一個(gè)整體，這樣就提高了開(kāi)挖的安全性。先進(jìn)行導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段頂拱第一層開(kāi)挖、支護(hù)，以二米一段為開(kāi)挖進(jìn)程，在開(kāi)挖的頂拱弧拱范圍，有了管棚作為支撐，所開(kāi)挖部位在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)塌方，2m一段的進(jìn)程頂拱巖石部分完全開(kāi)挖完成后，立即進(jìn)行初襯工字鋼(間距800mm)的襯砌施工，每榀工字鋼與鋼管的交叉接觸點(diǎn)必須采用焊接技術(shù)連接牢固，每榀工字鋼必須采用鎖口錨桿(間距500mm)牢牢地鎖緊在巖石上，每榀工字鋼之間內(nèi)側(cè)再采用鋼筋網(wǎng)連接，噴混凝土防止細(xì)小巖石掉落傷人。
第一段初襯完工后，繼續(xù)進(jìn)行第二段二米一段進(jìn)程的巖石開(kāi)挖，開(kāi)挖完成后，第二段就懸空了，沒(méi)有做初襯，在短時(shí)間內(nèi)并沒(méi)有塌方的危險(xiǎn)，因?yàn)閼铱斩蔚膬啥耍欢耸堑谝欢蔚某跻r工字鋼管棚架作為支撐，安全性很高，另一端是還沒(méi)有開(kāi)挖的巖石洞體作為支撐，安全性也很高，雖然第二段位于中間懸空段，但是有了管棚鋼管(間距800mm)作為頂上支撐架體，沒(méi)有大塌方的危險(xiǎn)，安全保障很高。為了把危險(xiǎn)降低到最低，第二段懸空部分開(kāi)挖完成后還是要立即做好初襯支護(hù)，這樣循環(huán)地進(jìn)行巖石開(kāi)挖、初襯支護(hù)掘進(jìn)，既保證了導(dǎo)流洞工程施工的安全性，又保證了工期。(二)導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段階梯型下挖、初襯支護(hù)施工。待進(jìn)口30米長(zhǎng)巖石破碎的漸變段弧拱開(kāi)挖、初襯支護(hù)完成后，就能進(jìn)行導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段的下挖施工。由于進(jìn)口漸變段巖石破碎，下挖施工容易出現(xiàn)邊墻崩塌的危險(xiǎn)，我們?nèi)匀徊扇?ldquo;穩(wěn)中求進(jìn)”的原則，下挖施工仍然不能冒進(jìn)，縱向以二米一段為開(kāi)挖進(jìn)程，垂直方向開(kāi)挖高度為5米，不能一次性開(kāi)挖到底，橫向以?xún)蛇厜ο蛑虚g方向開(kāi)挖進(jìn)行，邊墻下挖完成一段，就立即進(jìn)行邊墻的工字鋼初襯支護(hù)穩(wěn)定施工，防止空置過(guò)長(zhǎng)，出現(xiàn)邊墻崩塌的危險(xiǎn)，并且針對(duì)特別不利的部位，還應(yīng)該打入九米長(zhǎng)的錨筋樁(用鉆機(jī)鉆孔，成孔后放入用三根直徑32mm制作的錨筋樁，用水泥漿進(jìn)行灌漿，水灰比為2:1、1:1、0.5:1)加強(qiáng)支護(hù)措施，鎖住導(dǎo)流洞邊墻(為防止?jié)B水壓力，還要做排水孔)。第二層開(kāi)挖、初襯支護(hù)完成后，才能繼續(xù)下挖第三層。為保護(hù)導(dǎo)流洞底板巖石完整性，底部應(yīng)留500mm保護(hù)層不能開(kāi)挖到底，待進(jìn)行底板鋼筋施工臨近前才能開(kāi)挖到底。3.遵照規(guī)范、科學(xué)檢測(cè)：在導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段初襯支護(hù)過(guò)程中，為了進(jìn)一步提高導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段開(kāi)挖、支護(hù)的安全性，將安全事故發(fā)生率降到更低，我們需要均勻布置應(yīng)力變形檢測(cè)點(diǎn)，要做到科學(xué)檢測(cè)、勤檢測(cè)，采集數(shù)據(jù)并保存完整，若發(fā)現(xiàn)不正常的巖石變形應(yīng)力數(shù)據(jù)，必須立即采取科學(xué)的應(yīng)對(duì)措施，做到不給安全留隱患。
四、管棚法施工工藝與其他施工工藝的比較
管棚法施工工藝相比其他施工工藝有明顯優(yōu)勢(shì)。(一)超前錨桿施工工藝。這種工藝的難度主要在于超前錨桿要斜向上30°～45°，鉆孔難度很大，成孔后插入錨桿，灌入水泥漿。由于灌漿是傾斜向上的，水泥漿會(huì)向下流動(dòng)，對(duì)破碎巖石縫隙的粘結(jié)很差，巖石整體的穩(wěn)定性較差，灌漿效果很難滿足開(kāi)挖技術(shù)工藝的要求，在開(kāi)挖過(guò)程中容易出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，既延誤了工期，又會(huì)造成比較重大的設(shè)備損失和人員傷亡。(二)小范圍巖石開(kāi)挖施工工藝。這種工藝是在沒(méi)有超前支護(hù)的情況下開(kāi)挖的，只能采取小范圍開(kāi)挖，小范圍支護(hù)，不能大范圍大藥量放炮，施工進(jìn)度緩慢。由于初期襯砌是采取小范圍支護(hù)，小范圍支護(hù)襯砌之間的銜接工藝難度大，其初襯支護(hù)的整體性效果較差，存在較大塌方的可能性，安全隱患較大。
五、結(jié)束語(yǔ)
管棚法施工工藝實(shí)用范圍較廣，特別是對(duì)巖性較差的隧道進(jìn)出口，其安全性極高。從隧道工程的實(shí)踐中，我們要堅(jiān)持“穩(wěn)中求進(jìn)”的原則，即隧道工程施工過(guò)程中無(wú)較大質(zhì)量、安全事故發(fā)生，就是隧道工程施工的上上策。
