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    水電站引水隧洞開挖及支護施工

    摘要:水電站建設中很關鍵的環節就是引水隧洞,而引水隧洞必須要采取科學的開鑿方法和支撐保護手段,才能確保工程的質量。因此,工程開工前的設計方案必須詳細報告開鑿方法和支撐保護手段,并且在實際進程當中也要根據施工狀況進行調整。為了保證水電站引水隧洞開挖和支撐保護的有效性,對此進行詳細的闡述。
    關鍵詞 水電站 引水隧洞 施工

    1水電站引水隧洞

    引水隧洞具有提高水電站的工作效率、降低成本、避免浪費等特點,是水電站水工構筑物的關鍵,而其主要作用是縮短引水的距離。水電站的發電原理是通過水位的高低形成的落差,將水流產生的重力勢能轉化為電能,促使水輪機運作,以此推動發電機發電。引水隧洞則是將水流上部引入水輪機的密閉空間,而隧洞又分為有壓引水隧洞和無壓力引水隧洞,將水流引入水輪機的密閉通道時,路線設計必須要短而簡單,即洞線要短并且設計路線不能太復雜,同時,水流要能夠順利對接。水電站引水隧洞工程實施之前要對選定實施工程區域的巖石及地質結構進行分析,并要遠離地下水區域。

    2引水隧洞開挖步驟

    1)要依據水電站建設的基本規章制度,在其進程中必須要同時進行平行作業,同時,在準則基礎上保證每一天平行線都能夠有間隔地進行開挖任務,此目的是為了保障隧洞工程的穩固性。以此提高通風的需要,保證進水區混凝土的施工量。2)水電工程引水隧洞挖掘的任務進程中,首先針對工程的下平行端和上下彎道端進行挖掘支持保護任務,其次再開展豎井段的任務。上彎道端的開挖任務要安排在上平行段的交面工程任務之后;下彎道段的工程任務要安排在帳幕注漿的任務之后。所以不管是哪一部分的開挖任務都必須依據分步序原則,這樣才能能夠確保豎井段能夠得到充分的利用,保證工程全周期良好的通風性,而針對下平行段也具有很好的改善作用,對于整個施工環境較為重要。3)平洞階段的混凝土噴射和錨桿工程任務要確保在挖掘任務完成之后立刻進行,還要著重把握工程當中避免超前錨固,需要在整個工程進程中隨時隨地對噴錨進行支持保護,確保其穩定性和穩固性。

    3施工布置

    水電站引水隧洞開挖及支護的施工布置主要包含兩大類:機械布置和道路布置。首先,機械布置任務是由混凝土垂直傳輸機進行工程任務。依據水電工程任務的特征,需要通過綜合考察,利用塔機和汽車吊等工程機械進行灌注混凝土任務。塔機和汽車吊在使用方向上有所不同。塔機不利于局部部位的灌注混凝土任務,因其具有不穩定、不好把握的特點,汽車吊則能夠進行局部位置的灌注混凝土。道路布置任務是以混凝土為原材料進行道路鋪置。道路鋪置的原則是要嚴格依據實地狀況進行操作,各個設備設施要滿足工程標準,還需要提高工作效率和設備利用率,設備的使用應該利于產品生產,保證施工現場秩序的穩定。

    4開挖技術的特點

    水電站引水隧洞開挖技術的選擇要與隧道實際情況相結合。水電站工程開挖技術方式有支洞開挖和豎井開挖兩種,二者都可以提升開挖的效果,以此來彌補功能上的缺陷。當工程項目得到確認后,專業人員就必須對施工場地的周圍環境及山川地貌進行分析,利用科學有效的開挖技術進行開挖施工。

    4.1全斷面開挖

    此開挖技術是利用多臂鉆機開掘出8~10m高度的隧洞。而多臂鉆機的優勢在于能夠實行多鉆機共同運行,因此,大大縮短了工作時間,保障了工作效率。而它的缺陷在于:首先對地質巖體的構造、機能有較高的要求;其次是此開挖技術挖掘的隧洞斷面巨大,不易控制;最后是開挖技術操作要求甚為嚴格,對工藝要求嚴格、精細。因此,使用這種全斷面開挖技術會受到多方面的限制。而全斷面開挖技術只限于巖石,地質結構必須穩固。

    4.2斷面分部開挖

    斷面分部開挖技術的工作原理是將隧洞斷面分批次分成多個部分,然后分層級逐步完成工作任務。不同水電站還會根據挖掘方式將斷面分部分為導洞方式和臺階方式。這兩者是依據斷面進行劃分的,根據地質、跨度、選取方式的不一致,把斷面又分成三部分:左、中、右。首先導洞方式的開挖技術會運用到大型隧洞工作中,其工作原理是向地面下部進行開鑿,其必須要用在開鑿工程大于10m的隧洞中。其開挖對巖體構架、排水系統和通風設施有著極高標準。實際施工的方法主要是:首先通過選擇適合施工區域,在引水隧洞斷面的上部開鑿一個小洞,其次使用挖掘機器把小洞進行擴張。而導洞挖掘手段又可以分為上洞與下洞。由此可見,這類的挖掘方法比較細化,選擇方式也較為寬廣,也就意味著比全斷面挖掘方式運用更加廣泛,難度系數相對較低。因此,斷面分部開挖技術可以適用于巖體結構和地質不穩定的環境中,即使隧洞洞徑狹小也不影響[1]。

    5支護施工的特點

    任何工程竣工后,都會受到外部因素,如自然因素、人為因素等,從而導致坍塌現象。所以,水電站引水隧道的施工團隊必須做好后期的支撐保護舉措。對巖體結構進行加固穩定,對地質進行再次勘探,保障技術人員的安全,以此保障施工后期進程的順利開展。實施后期支撐保護的途徑有兩種:混凝土泵支護和新奧法支護。

    5.1混凝土泵支護

    此支護方式又可以稱為混凝土傳輸泵。工作原理是使用設備把混凝土以持續不斷的方式進行傳輸,傳輸通道的結構由兩大部分組成:沖天尾管和導管。結束混凝土的傳輸任務之后,再利用壓力將混凝土傳輸到模板的內部,到此階段澆筑任務結束。這個過程中需要注意的要點較多。首先是工作人員的安全和工程的質量,傳輸混凝土到倉內,要及時撤出內部的工具,當澆筑到與工作人員身高平齊時,工作人員需要離開施工地方。想要加快任務進程,結束澆筑任務后,應選擇加大混凝土泵的功率,提高效率。除此之外,混凝土泵使用過程中必須確保管道內部的暢通,將開挖任務和支護任務同時運作,避免混凝土泵發生故障,導致窩工現象,對巖體結構造成破壞。

    5.2新奧法支護

    此方法在國內被稱為“錨噴構筑法”。新奧法隧洞支護法是在混凝土泵隧洞支護法的基礎上進行創新和改進,使其穩固和保護效果提高一個臺階。而其工作的原理是根據巖體的結構特點形成穩固且密閉的空間,具有約束作用,再使用混凝土噴錨,使得周圍巖體、混凝土及錨桿構建出穩固結構。對此,新奧法隧道支護法對混凝土的機能要求嚴格,對巖體結構穩定性也有較高標準。錨噴構筑法的施工特征有:時效性、封閉性、黏結性、柔性。四種特點相互結合,相互作用,使得整體結構更加穩定,施工更加便利。錨噴構筑法又稱新奧法隧洞支護法,由光面爆炸開鑿、錨噴支持保護和圍巖穩固情況監測三部分構成。其工作流程是隧洞開鑿和支持保護過程,開鑿挖掘時巖石會產生形變,從而提高巖石的穩定性,使得周圍的巖體都進行加固、強化來抵擋外來的沖擊,這就為內部環境提供保護作用[2]。

    6水電工程運用現狀

    在水電工程建設初期,它與運行管理機制是相互獨立的兩個整體。施工隊在水電建設過程中擁有獨立的話語權。建設完成后的運行管理就和施工隊的建設相脫離。這使得運行管理的人員完全沒有發揮出該有的作用。這種建立機制持續了較長的時間,而到20世紀后期才打破了舊有的管理機制和建設模式。從相互獨立的兩個個體到現代建制建設的運行機制,很多方面都進行了改進。雖然這只是一個小小的改變,但在當時卻帶來了可觀的效益。如今,各個國家面對水資源問題都在尋找適合本國的解決方案。我國高速發展的過程中很多東西已經煥然一新,面對水電工程的建設也從未有過懈怠。不斷摸索和改進的過程中也發現了很多不適合的地方。所以,完善建設機制還是比較重要的任務。

    7水電工程運行機制的意義

    水電發力、資源循環利用、減少污染等都是水電工程建設必須考慮的問題。而水電工程能否發揮出最大的效益,則需要關注的是后期的運行維護方面。運行機制建立和實施的目的在于能夠用較少的投資換取最大的工作效率和成果。這是一項利于提高我國實力和增強建設自信的工程,也是一項利于百姓生活的工程。水電工程建設的目的在于造福百姓。在國家大力投資的情況下,勢必會出現管理人員渾水摸魚,將利益裝進自己口袋的狀況。因此,只要加大控制水電工程后期的運行機制才能真正有效地將服務于百姓。

    8有效措施

    8.1互相監督

    想要達到最好預期的成果或者是超過預期的設想,就必須讓前期的建設團隊與后期的運行維護團隊進行合作。兩個不同的管理團隊互相制約,相互監督。在建設過程中,監督人員需要認真嚴肅地處理建設中出現的問題,及時溝通、及時匯報、及時調節;配備水電工程建設方面專業的人士進行指導;實施建設的各項指標是否符合規定,建設過程中是否能保證人員的安全性等都是必須考慮的問題;對于違規的環節必須進行修整。在管理方面,首先要確保管理機制中的成員都符合要求,其次則要在管理時要審時度勢。根據具體的情況改進措施,以此達到效益最大化的目的。

    8.2做好連接點

    建設前期要仔細地考慮建設與管理二者結合能夠帶來的好處。如在建設中要考慮建設過程是否擾民,建設方案是否能夠降低對環境的污染甚至是不污染。后期的維護運行過程要注意與前期建設人員及時溝通。要求后期的運行管理人員要對整體的建設有詳細的了解。而在那些極容易出現的問題上應做到能夠冷靜應對,做到建設與管理同步進行。

    8.3保證資金

    在水電建設中,保證資金是建設全生命周期順利開展的重要前提。這就要求在建設前期先進行工程預算,對建設過程中各個環節的資金投入進行明確的記錄。資金發放也要到位,杜絕一切貪污腐敗的現象,從而有力地監督各個部門使用資金的整個過程,保障水電工程順利開展。除此之外,還要盡可能地保證籌集到的資金比預算多,以保證在建設過程中避免出現因突發事件而導致資金不足的情況。為了更好、更快地完成建設任務,各個部門需要嚴控資金的流向。

    8.4加強資源管理意識

    建筑項目的資源管理是審核工程質量是否優良的一個重要指標,也是建筑工程竣工時必備的條款。我國已經下發了相關法律,其中也明確規定了與此相關的法律條文。因此,政府部門需要重視、整頓建設企業中資料管理的相關內容,提高工程驗收的標準,強化工程驗收的程序。這里也包含資源檔案管理部門對竣工之際的驗收和考察工程技術的標準程度,保障建筑物的安全性,保證資料的真實。同時,應該設立獨立的資料管理崗位,安排有專業素養的人員進行負責,從而保證在出現問題時可以直接找到源頭。除此之外,建筑企業的領導和負責施工的人員應認識到資料的重要性,以保證資料管理和施工同步進行。

    8.5科學完整的方案

    建筑團隊的前期考察工作不容忽視,團隊人員需要提前實地了解狀況,根據地理特征、氣候條件及人文風俗等方面進行分析。除此之外,工作人員還要充分考慮方案的實踐性、經濟成本等的基礎參考要素。通過制訂一套規范、科學的施工方案,為建筑項目的進程提供必要保障。

    8.6專業人才的培養

    水電工程是一項涉獵很廣泛的項目,并且其關乎著人們生活的方方方面面及我國的國際地位。專業人才的引入對于工程項目來說非常重要。由于引水隧洞施工環境比較狹小,所以,要充分考慮在此條件下的施工帶來的安全隱患。那么對于專業人才的培養可以從這幾點著手。首先,提高水電工程內部的工作人員的業務水平,對工作人員進行定期的培訓和考核。其次,企業可以邀請專業教授進行指導和講解,讓員工及時學習到相關專業的最新知識和技能。最后,不論是有經驗工作人員還是初學者等學習相關專業的求學者,都需要通過線上、線下進行自主學習,擴大自己的知識面。

    8.7強化設備的保護及檢查

    根據引水隧洞工程的特點,水電工程施工過程中易出現機器發生機械故障的現象,那么就必須加強對設備的維修與保護。首先,隧洞內部濕潤,其裂縫表面干燥,因此,要保證設備干燥劑的充足。其次,要定期進行檢查,發現有故障的機器時及時進行維護或更換,從而減少設備損壞的可能性。因此,保證工程順利開展的維修及保養工作必不可少。

    9結語

    現代化進程逐漸成熟,社會文化建設不斷發展,絲綢之路的步伐穩定而又堅實,這一切都代表著我國的經濟水平和文化素養在進一步提高,更標志著人們生活質量逐步提高。水電站引水隧洞的工作雖然有了很大的提升,但依據當下實際情況,仍然存在較多的隱患。因此,對于水電站引水隧洞的每一個環節都要嚴格把關,對存在的問題要及時進行解決,以科學、有效、環保的理念進行工程建設。

    參考文獻:

    [1]趙鑫.水電站引水隧洞開挖及支護的施工技術[J].山東工業技術,2016(13):135.

    [2]謝盛.印尼PAKKAT水電站隧洞豎井開挖及支護施工技術探討[J].陜西水利,2016(1):104-105.

    作者:張朝磊 單位:中國水利水電第八工程局有限公司

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