王晓平

（中国水电基础局有限公司，天津 301700）

隧洞本身具备地质构造的特殊性，工程技术人员对特殊的不良地质洞段，如果没有严格保证其达到安全稳定程度，则不良地质洞段易产生失稳坍塌、冒顶等后果，从而给施工作业人员带来安全隐患等因素。新疆地区的乌斯通沟水库属于供应当地工业企业用水以及农业灌溉用水的重要工程组成部分，因此务必需要确保水库导流放空冲砂隧洞达到工程最佳安全效能标准。同时，工程技术人员应当密切监测隧洞支护体系的各项指标变化，以便于及时判断隧洞支护体系的失稳隐患因素，正确应对与解决隧洞开挖支护的工程技术实践难题。

1 新疆乌斯通沟水库的基该工程特征

乌斯通沟水库工程是一座以灌溉、工业供水为主的水库工程，主要承担向伊拉湖工业园区及阿拉沟流域一般工业的供水调节任务，同时解决灌区灌溉供需矛盾突出问题，缓解地下水超采问题。工程建成后向下游各业供水2128 万m³。乌斯通沟水库工程的主要开发任务是灌溉和工业供水，遏制灌区地下水超采。水库总库容1440 万m³，正常蓄水位905.0m，兴利库容1022 万m³，死水位876.0m，死库容315 万m³，综合放水设计流量3.0m³/s，设计灌溉面积17.2 km2。

乌斯通沟水库工程规模属Ⅲ等中型工程，建筑物由沥青混凝土心墙砂砾石坝、右岸导流放空冲砂隧洞和溢洪洞、左岸灌溉引水隧洞组成。主要建筑物沥青砼心墙砂砾石坝为2级建筑物，左岸灌溉引水隧洞、右岸导流兼放空冲砂隧洞、右岸溢洪洞等其他建筑物级别为3 级，临时建筑物为5 级。导流放空冲砂隧洞全长为559.0m，导流洞由引水渠段、隧洞有压段、工作闸井段、隧洞无压段和出口明渠段组成，其中洞身段桩号为SL0+000.00～SL0+426.90，总长426.9m，纵坡0.03%。对导流洞主要设计为锚喷支护形式，采用钻爆法施工，断面形式为城门洞形隧洞尺寸为4.2m×4.7m（有压洞段）、4.2m×5.2m（无压洞段）。

表1 为导流放空冲砂隧洞的施工作业循环时间指标。

表1 Ⅲ类围岩开挖支护作业循环时间指标表

2 新疆乌斯通沟水库导流放空冲砂隧洞开挖支护的总体施工方案

导流放空冲砂进口段和出口段同时对向开挖，相距30m时停止一端开挖，在完成支护施工后，另一侧单向开挖至贯通。导流洞进洞前应完成洞口边坡开挖、支护及洞口锁口锚杆，方能进行洞内开挖施工[1]。导流洞洞出口进洞前完成洞口边坡开挖、支护、锁口锚杆、超前锚杆，方能进行洞内开挖支护施工。竖井与导流洞间岩体厚度小于10m 时，应采取控制爆破措施，同时采取隧洞交叉处结构加强支护等措施后，方可进行剩余段开挖，并做好相应安全防护措施。边坡被动防护网在设计高程处未施工完成，禁止下级边坡开挖施工[2]。

从总体的施工规划次序角度来讲，隧洞开挖支护的基本施工环节重点包括前期放线测量、清理场地的表土层、开挖截水沟、修整洞脸边坡体系结构、布置锚筋桩、布置锚杆以及喷混挂网操作、布置被动性的工程防护网体系、开挖进洞操作等。施工技术人员针对隧洞开挖中的上述各个环节步骤都要密切进行质量检测，严格确保隧洞开挖以及围岩支护的预期效果[3]。

3 新疆乌斯通沟水库导流放空冲砂隧洞开挖支护的施工技术要点

导流放空冲砂洞具有作业面狭小、空间受限、较长的施工线路以及复杂区域地质构造的水工隧洞工程，在施工前应当建立有效的工程质量保障措施，尤其是针对隧洞开挖以及隧洞支护体系的布置施工环节过程而言。在目前的现状下，某些隧洞施工的操作实施人员由于忽视隧洞开挖支护中的操作细节质量监管工作，因此导致隧洞体系结构失去坚固性，甚至是隧洞地质塌陷，对施工人员造成人身伤害[4]。由此可见，工程技术人员必须要深刻认识到隧洞开挖支护的质量安全监管工作的意义，具体涉及隧洞施工技术的要点如下。

3.1 布设隧洞开挖的工程通风通道

隧洞体系结构包括了狭小的施工场所空间，施工操作人员所在的工程区域固有地质结构相对较为复杂，其中包括隧洞潜水层、风化岩层及软弱土层等特殊地质结构[5]。在这种情况下，隧洞施工的操作人员必须要保留工程通风以及人员逃生通道，旨在提供最基本的隧洞施工防护与保障，防止隧洞支护的施工人员在紧急状态下无法顺利逃生。具体针对施工通道在进行设计规划时，基本思路为布置隧洞的逃生通道，充分确保工程运输车辆以及施工操作人员能顺利进出隧洞施工场地。工程技术人员对结构较为狭窄的隧洞体系组成部分来讲，应当致力于合理拓宽设备错位区域，同时还要严格确保现有的隧洞进出车辆与行人通道满足防火安全指标。

工程支护体系的施工技术人员必须要全面重视施工通风的体系结构布置，运用因地制宜的隧洞通风结构设计思路来优化现有的隧洞通风模式。具体针对引水隧洞来讲，包括较小断面以及较长人员进出线路的隧洞必须要预留施工通风体系，结合喷雾除尘的关键工艺技术方法来保障隧洞施工的操作人员安全。在目前的现状下，隧洞支护的施工单位人员重点应当考虑采用机械化的净化除尘体系结构，使用信息化装置来准确测试实时性的洞内有害有毒气体浓度，完善隧洞通风体系的监管工作施行保障机制[6]。例如在图1 中，施工技术人员首先需要确保爆破造孔深度为3m，开挖过程中主要运用喷射混凝土支护以及砂浆锚杆支护体系。施工技术人员重点应当针对C25 规格的混凝土进行均匀喷射处理，确保系统砂浆锚杆的拱顶部位的面积为1.2m×1.5m。

图1 Ⅲ围岩开挖支护的工程支护参数图

3.2 隧洞开挖爆破施工

隧洞爆破施工是非常关键的隧洞施工操作步骤，隧洞施工的技术人员应当严格按照隧洞爆破的正确操作步骤来进行爆破施工处理，避免给隧洞作业人员带来人身安全的隐患。隧洞开挖爆破的掏槽施工步骤应当置于首要地位，工程技术人员对此需要准备机械化的大型施工辅助设施，确保掏槽孔能够达到环状布置的标准，运用垂直设计的技术手段来布设掏槽孔洞[7]。一般来讲，工程技术人员针对隧洞爆破的操作施工环节需要确保限定在40mm左右的钻孔直径尺寸大小，并且至少应当预留6 个左右的装载炸药孔洞。例如在图2 中，工程技术人员主要应当控制于2m 的爆破造孔深度，开挖过程中主要运用喷射混凝土支护、砂浆锚杆、钢拱架支护体系。全断面开挖的施工操作过程关键应当包括初喷混凝土、系统锚杆支护、挂钢筋网、钢拱架接长处理、复喷混凝土等要点。

图2 Ⅵ围岩开挖支护的工程支护参数图

工程技术人员应当准确计算掏槽施工区域的炸药装载总量，否则如果出现了错误计算的情况，那么隧洞爆破操作的预期良好成效就无法得以充分展现，并且还会造成隧洞爆破操作中的人身伤害。在该基础上，隧洞施工的工程技术人员务必将循环进尺设计长度控制在 2m～3m 。相比于掏槽孔的钻探施工处理深度数值而言，爆破作业人员在正式进行掏槽施工操作的环节中，至少需要保留0.5m 左右的额外进尺长度，确保掏槽孔洞钻探处理深度为2.5m～3.5m。

具体在计算掏槽施工区域的炸药装载体积数目过程中，隧洞工程技术人员必须要做到严格控制与限定装药总量。通常来讲，施工技术人员应当将钻孔长度表示为字母L，将装填炸药的系数表示为T，将掏槽施工区域的装药小孔总数表示为N，并且限定在0.7kg/m 的线装药密度。因此，掏槽施工区域的最大装药总量指标Q应当等于L、T与N的乘积，确保满足掏槽区域的最大装药承载能力标准。

3.3 隧洞支护体系施工

隧洞支护体系构成了承载隧洞主体重量的最关键部位，工程技术人员目前必须要重点针对隧洞支护的体系结构部位展开严格质量监测工作。隧洞支护体系应当达到结构承载强度的最大限度要求，有效避免并且预防隧洞体系的失稳坍塌后果产生。作业人员对隧洞混凝土的喷射施工层至少需要控制在4cm 以上的层次厚度，结合锚杆支护的工程技术手段来保障隧洞围岩的稳定安全性。在该前提下，施工技术人员有必要格外关注隧洞破碎带以及其他特殊的隧洞地质结构体系，进而对原有的锚杆支护以及混凝土喷射施工强度予以适当增加[8]。

例如对挂网锚喷的隧洞支护组成方式来讲，隧道工程的施工操作人员需要准确控制钢筋网的挂网距离长度，同时还应当保证满足8cm 以上的混凝土层覆盖厚度技术标准。隧洞施工的操作技术人员应当保证锚杆布设长度为5m 左右，并且达到2m 左右的锚杆间隔距离。隧洞作业人员目前最好选择综合性的挂网锚喷技术、超前锚杆支护技术、钢支撑技术来组合形成隧洞支护体系，确保紧密连接超前锚杆结构与钢支撑的顶拱部位，然后应该将钢筋网布置在隧洞体系的适当区域。

3.4 处理隧洞特殊洞段

隧洞体系结构中的特殊区域部位比较容易发生失稳、塌方、冒顶等安全隐患，因此决定了隧洞施工的施工技术人员、作业人员应当谨慎处理特殊的隧洞地质区域，尤其是对地下水丰富的部位、竖井于隧洞交叉部位以及隧洞贯通部位而言。例如对隧洞的贯通结构部位来讲，隧洞工程的施工技术人员必须严格控制施工质量，确保隧洞交叉部位达到坚固程度以及安全程度标准，可运用实时检测的仪器技术手段来控制隧洞施工质量。

隧洞进出口段是易发生塌方、冒顶的区域，因此必须要充分确保隧洞施工的作业人员准确掌握隧洞进出口段的施工处理要点。隧洞施工人员目前需要重点针对进出口段的锁口体系结构进行开挖施工处理，然后将锁口锚杆均匀布置在两侧的隧洞轮廓线区域部位。在必要时，隧洞工程的结构设计人员应当视情况选择锚喷加强以及钢拱架的双重支护体系，同时，延长强支护段长度进而达到全面增强隧洞支护力度的效果。

此外，隧洞交叉口的重点区域部位必须要保证满足隧洞安全施工的基本条件标准，充分保证隧道施工的作业人员能做到正确处理隧洞的交叉口特殊地质结构。在开挖竖井的过程中，应当保证主洞与支洞的连接交叉区域部位满足承载性能良好的技术要求，并且合理采用布置密集孔洞等技术手段来解决施工技术难题。对破碎与松散的隧洞岩体应当防止出现频繁扰动的情况，正确运用超前支护的施工技术措施。

表2 为中断面的水库隧洞体系支护施工操作实施要点。

表2 中断面的水库隧洞支护施工操作技术要点

4 结语

经过分析可见，水利工程中的隧洞结构体系不可缺少支护结构支撑，施工作业人员针对隧洞开挖支护的重要工程组成部分应当给予关注，严格遵守隧洞开挖支护的正确操作实施步骤。通常情况下，隧洞开挖支护的关键施工要点应当体现在布设隧洞开挖的工程通风通道、开挖爆破施工、支护体系施工以及特殊部位施工处理等。隧洞施工人员对自身安全健康应当切实予以保障，谨慎预防隧洞土层塌陷以及土壤结构失稳等工程隐患。隧洞施工的操作技术人员应当致力于引进机械化与自动化隧洞开挖支护手段，合理节约与控制隧洞施工成本。