小斷面長距離引水隧洞施工綜合技術(shù)的深度剖析與實踐探索一、引言1.1研究背景與意義水，作為人類生存和社會發(fā)展的基礎(chǔ)性資源，其合理開發(fā)與有效利用始終是全球關(guān)注的焦點。在水利工程領(lǐng)域，小斷面長距離引水隧洞扮演著極為重要的角色，成為實現(xiàn)水資源跨區(qū)域調(diào)配、優(yōu)化水資源空間布局的關(guān)鍵工程設(shè)施。我國幅員遼闊，水資源分布呈現(xiàn)出顯著的時空不均衡態(tài)勢，南方地區(qū)降水充沛，水資源相對豐富，而北方地區(qū)則面臨著較為嚴(yán)峻的缺水問題。同時，不同季節(jié)之間水資源量也存在較大差異，豐水期水量過剩，而枯水期則供水緊張。這種不均衡分布嚴(yán)重制約了部分地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高。小斷面長距離引水隧洞的建設(shè)，能夠打破水資源的地域限制，將水資源從豐沛地區(qū)輸送至缺水地區(qū)，實現(xiàn)水資源的科學(xué)調(diào)配，為缺水地區(qū)的生產(chǎn)生活提供穩(wěn)定可靠的水源保障，對于促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展、保障民生福祉具有不可替代的作用。以我國的南水北調(diào)工程為例，這是一項舉世矚目的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施工程，其中包含了大量的小斷面長距離引水隧洞。這些隧洞穿越了復(fù)雜多樣的地形地貌，如山脈、河流、平原等，將長江流域豐富的水資源引向華北和西北地區(qū)。通過南水北調(diào)工程的實施，有效緩解了北方地區(qū)水資源短缺的局面，為沿線城市的工業(yè)發(fā)展、農(nóng)業(yè)灌溉和居民生活用水提供了有力支持，極大地改善了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件。同時，也為區(qū)域間的產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的均衡發(fā)展。此外，在一些大型水電站建設(shè)中，小斷面長距離引水隧洞作為引水系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)著將上游水庫的水引入水電站廠房，驅(qū)動水輪機(jī)發(fā)電的關(guān)鍵任務(wù)。例如，向家壩水電站的骨料輸送線工程，其隧洞長12.28km，為保證水電站建設(shè)所需骨料的順利運(yùn)輸發(fā)揮了重要作用。這些實例充分彰顯了小斷面長距離引水隧洞在水利工程中的核心地位和關(guān)鍵作用。然而，小斷面長距離引水隧洞的施工過程面臨著諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，其復(fù)雜性和難度遠(yuǎn)超一般隧洞工程。從施工空間來看，小斷面的特性導(dǎo)致施工空間極為狹窄，大型施工機(jī)械設(shè)備難以施展，這不僅限制了施工效率的提升，還增加了施工操作的難度和風(fēng)險。同時，狹小的空間也給施工人員的作業(yè)和材料、設(shè)備的堆放帶來諸多不便，進(jìn)一步影響了施工的順利進(jìn)行。從施工距離角度分析，長距離的隧洞使得施工過程中的通風(fēng)、排水、供電以及出碴等環(huán)節(jié)變得異常困難。通風(fēng)方面，隨著隧洞的延伸，新鮮空氣難以有效送達(dá)掌子面，容易導(dǎo)致施工人員缺氧和有害氣體積聚，嚴(yán)重威脅施工人員的生命安全和身體健康；排水方面，長距離的隧洞增加了排水的難度和成本，需要合理設(shè)計排水系統(tǒng)，確保施工過程中地下水和施工廢水能夠及時排出；供電方面，長距離輸電會導(dǎo)致電壓降增大，影響施工設(shè)備的正常運(yùn)行，需要采取有效的供電措施，保障施工設(shè)備的穩(wěn)定供電；出碴方面，長距離的運(yùn)輸使得出碴效率低下，增加了施工成本和工期。此外，地質(zhì)條件的復(fù)雜性也是小斷面長距離引水隧洞施工的一大難題。在隧洞穿越的區(qū)域，可能會遇到各種復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，如斷層、破碎帶、軟弱圍巖等，這些地質(zhì)條件的不確定性增加了施工的風(fēng)險和難度，容易引發(fā)塌方、涌水等地質(zhì)災(zāi)害，對施工安全和工程質(zhì)量構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，深入研究小斷面長距離引水隧洞施工綜合技術(shù)具有重大的現(xiàn)實意義。通過對施工綜合技術(shù)的研究，可以優(yōu)化施工方案，提高施工效率，確保工程能夠按時、高質(zhì)量地完成。在施工過程中，合理選擇施工方法和設(shè)備，科學(xué)安排施工工序，能夠有效縮短施工周期，降低施工成本，提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。同時，通過研究和應(yīng)用先進(jìn)的施工技術(shù)，可以更好地應(yīng)對施工過程中可能出現(xiàn)的各種復(fù)雜地質(zhì)條件和技術(shù)難題，保障施工安全，提高工程質(zhì)量。采用先進(jìn)的支護(hù)技術(shù)和地質(zhì)超前預(yù)報技術(shù)，能夠及時發(fā)現(xiàn)和處理地質(zhì)隱患，避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，確保施工人員的生命安全和工程的順利進(jìn)行。此外，對小斷面長距離引水隧洞施工綜合技術(shù)的研究成果，還能夠為后續(xù)類似工程的建設(shè)提供寶貴的經(jīng)驗和技術(shù)參考，推動我國水利工程建設(shè)水平的不斷提升，為實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著全球水資源開發(fā)與利用的不斷推進(jìn)，小斷面長距離引水隧洞工程日益增多，其施工技術(shù)也成為國內(nèi)外學(xué)者和工程界關(guān)注的焦點。國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究取得了一定的進(jìn)展，涵蓋了施工方法、施工設(shè)備、施工通風(fēng)、施工排水等多個方面。在施工方法研究方面，國內(nèi)外學(xué)者針對小斷面長距離引水隧洞的特點，提出了多種施工方法。常見的有鉆爆法，這種傳統(tǒng)方法在我國應(yīng)用廣泛，如盤縣白河溝水利工程中的小斷面長距離引水隧洞施工就采用了鉆爆法。通過合理設(shè)計爆破參數(shù)，嚴(yán)格控制爆破施工過程，實現(xiàn)了隧洞的安全、高效開挖。在復(fù)雜地質(zhì)條件下，如遇到軟弱圍巖、斷層破碎帶等，管棚超前支護(hù)結(jié)合小導(dǎo)管注漿加固技術(shù)得到了應(yīng)用。先利用管棚對隧洞頂部圍巖進(jìn)行超前支護(hù)，再通過小導(dǎo)管注漿填充圍巖空隙，提高圍巖的穩(wěn)定性，為后續(xù)的開挖作業(yè)創(chuàng)造安全條件。國外一些國家在施工方法上也有創(chuàng)新，如在一些工程中采用了TBM（全斷面隧洞掘進(jìn)機(jī)）法與鉆爆法相結(jié)合的施工方式。在地質(zhì)條件較好的地段，利用TBM快速掘進(jìn)，提高施工效率；在地質(zhì)復(fù)雜地段，則采用鉆爆法進(jìn)行靈活處理，確保施工安全。施工設(shè)備的研究也是該領(lǐng)域的重要內(nèi)容。為適應(yīng)小斷面長距離引水隧洞施工空間狹窄的特點，研發(fā)了一系列小型化、高效化的施工設(shè)備。小型多功能鑿巖臺車，具有體積小、操作靈活的特點，能夠在狹小的空間內(nèi)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，且鉆孔精度高，大大提高了施工效率。同時，在出碴設(shè)備方面，研發(fā)了小體積、大容量的梭式礦車和高效的扒渣機(jī)。梭式礦車運(yùn)輸能力強(qiáng)，能夠快速將洞內(nèi)的石碴運(yùn)出，減少出碴時間；扒渣機(jī)則具有高效的扒渣能力，能夠迅速清理掌子面的石碴，為后續(xù)施工創(chuàng)造條件。國外在施工設(shè)備的智能化方面走在前列，一些先進(jìn)的施工設(shè)備配備了自動化控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程操作和實時監(jiān)測，提高了施工的安全性和可靠性。施工通風(fēng)是小斷面長距離引水隧洞施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到施工人員的身體健康和施工進(jìn)度。國內(nèi)學(xué)者通過理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗等方法，對施工通風(fēng)技術(shù)進(jìn)行了深入研究。提出了合理的通風(fēng)方式，如壓入式通風(fēng)、抽出式通風(fēng)和混合式通風(fēng)等，并根據(jù)隧洞的長度、斷面尺寸、施工方法等因素選擇合適的通風(fēng)方式。在通風(fēng)設(shè)備的選型和布置方面，也進(jìn)行了詳細(xì)研究，通過優(yōu)化通風(fēng)設(shè)備的參數(shù)和布置位置，提高通風(fēng)效果，確保新鮮空氣能夠及時送達(dá)掌子面，同時有效排出洞內(nèi)的有害氣體和粉塵。國外在施工通風(fēng)方面注重節(jié)能環(huán)保，研發(fā)了高效節(jié)能的通風(fēng)設(shè)備，采用智能通風(fēng)控制系統(tǒng)，根據(jù)洞內(nèi)空氣質(zhì)量和施工進(jìn)度自動調(diào)節(jié)通風(fēng)量，降低通風(fēng)能耗。施工排水技術(shù)的研究也取得了一定成果。針對小斷面長距離引水隧洞施工中可能出現(xiàn)的涌水問題，制定了相應(yīng)的排水方案。設(shè)置排水廊道、安裝排水管道等，確保施工過程中地下水能夠及時排出。在涌水較大的地段，采用超前帷幕注漿堵水技術(shù)，通過在隧洞開挖前方注入漿液，形成止水帷幕，減少涌水量，保證施工安全。同時，對排水設(shè)備的選型和維護(hù)也進(jìn)行了研究，確保排水設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)行，滿足施工排水的要求。然而，當(dāng)前小斷面長距離引水隧洞施工技術(shù)的研究仍存在一些不足之處。在不同施工方法的適應(yīng)性研究方面，雖然已經(jīng)提出了多種施工方法，但對于不同地質(zhì)條件、不同水文條件下各種施工方法的具體適應(yīng)性和優(yōu)化組合研究還不夠深入。在復(fù)雜地質(zhì)條件下，如何快速、準(zhǔn)確地選擇最適合的施工方法，仍然缺乏系統(tǒng)的理論指導(dǎo)和實踐經(jīng)驗總結(jié)。施工設(shè)備的研發(fā)雖然取得了一定進(jìn)展，但在設(shè)備的可靠性、耐久性和維護(hù)便利性方面還存在提升空間。一些小型化的施工設(shè)備在長時間、高強(qiáng)度的施工過程中容易出現(xiàn)故障，影響施工進(jìn)度；同時，設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)也較為困難，增加了施工成本。在施工通風(fēng)和排水方面，雖然已經(jīng)有了一些成熟的技術(shù)和方案，但在極端條件下，如深埋長隧洞、高水壓富水地層等，現(xiàn)有的通風(fēng)和排水技術(shù)還面臨著挑戰(zhàn)，需要進(jìn)一步研究創(chuàng)新。此外，對于小斷面長距離引水隧洞施工過程中的信息化管理和智能化控制研究相對較少，如何利用先進(jìn)的信息技術(shù)和自動化控制技術(shù)，實現(xiàn)施工過程的實時監(jiān)測、動態(tài)調(diào)整和智能化管理，提高施工效率和質(zhì)量，也是未來研究的重要方向。1.3研究內(nèi)容與方法本文聚焦于小斷面長距離引水隧洞施工綜合技術(shù)，圍繞以下幾個關(guān)鍵方面展開深入研究。在施工技術(shù)與工藝研究板塊，對鉆爆法、TBM法、盾構(gòu)法等常見施工方法進(jìn)行詳細(xì)剖析，深入探討不同地質(zhì)條件下各施工方法的適應(yīng)性及應(yīng)用要點。例如，在堅硬巖石地層中，鉆爆法具有較高的靈活性，但需精確控制爆破參數(shù)以確保圍巖穩(wěn)定；而在軟土地層，盾構(gòu)法憑借其高效、安全的優(yōu)勢成為優(yōu)選方案。同時，對施工工藝進(jìn)行優(yōu)化，包括鉆孔、裝藥、爆破、出碴、支護(hù)等環(huán)節(jié)，以提高施工效率和質(zhì)量。在鉆孔環(huán)節(jié)，采用先進(jìn)的鉆孔設(shè)備和技術(shù)，確保鉆孔精度和垂直度，為后續(xù)爆破作業(yè)奠定良好基礎(chǔ)；在支護(hù)環(huán)節(jié)，根據(jù)圍巖情況選擇合適的支護(hù)方式，如錨桿支護(hù)、噴射混凝土支護(hù)、鋼支撐支護(hù)等，及時對圍巖進(jìn)行加固，防止圍巖坍塌。針對施工過程中面臨的通風(fēng)、排水、供電等難題，開展專項研究。通風(fēng)方面，深入分析不同通風(fēng)方式（如壓入式通風(fēng)、抽出式通風(fēng)、混合式通風(fēng)）的優(yōu)缺點及適用條件，通過數(shù)值模擬和現(xiàn)場測試相結(jié)合的方法，優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計，確保新鮮空氣能夠充分送達(dá)掌子面，同時有效排出洞內(nèi)的有害氣體和粉塵。排水方面，研究涌水預(yù)測與防治技術(shù)，制定合理的排水方案，包括設(shè)置排水廊道、安裝排水管道、采用抽水設(shè)備等，確保施工過程中地下水能夠及時排出，避免涌水對施工安全和質(zhì)量造成影響。供電方面，研究長距離輸電技術(shù)，采取有效的電壓降補(bǔ)償措施，保障施工設(shè)備的穩(wěn)定供電，同時優(yōu)化供電系統(tǒng)布局，提高供電可靠性。安全與質(zhì)量控制也是本文研究的重點內(nèi)容。分析小斷面長距離引水隧洞施工中可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險，如塌方、涌水、瓦斯爆炸等，建立風(fēng)險評估體系，對風(fēng)險進(jìn)行量化評估，制定相應(yīng)的風(fēng)險控制措施。在塌方風(fēng)險控制方面，加強(qiáng)地質(zhì)超前預(yù)報，提前發(fā)現(xiàn)潛在的地質(zhì)隱患，采取超前支護(hù)措施，如管棚支護(hù)、小導(dǎo)管注漿等，防止塌方事故的發(fā)生。在質(zhì)量控制方面，建立質(zhì)量管理體系，從原材料質(zhì)量控制、施工過程質(zhì)量監(jiān)控到成品質(zhì)量檢驗，全方位保障工程質(zhì)量。對原材料進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗和檢測，確保其符合設(shè)計要求；在施工過程中，加強(qiáng)對關(guān)鍵工序和重要部位的質(zhì)量監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)和糾正質(zhì)量問題；在成品質(zhì)量檢驗方面，采用先進(jìn)的檢測技術(shù)和設(shè)備，對隧洞的襯砌厚度、強(qiáng)度、平整度等指標(biāo)進(jìn)行檢測，確保隧洞質(zhì)量達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。本文采用多種研究方法確保研究的科學(xué)性和可靠性。通過廣泛查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，收集小斷面長距離引水隧洞施工技術(shù)的研究成果、工程案例和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對現(xiàn)有研究進(jìn)行系統(tǒng)梳理和總結(jié)，了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，為本文的研究提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)參考。選取多個具有代表性的小斷面長距離引水隧洞工程案例，如盤縣白河溝水利工程引水隧洞、向家壩水電站骨料輸送線隧洞等，對其施工過程、技術(shù)應(yīng)用、遇到的問題及解決方法進(jìn)行深入分析和總結(jié)，通過實際案例驗證和完善研究成果，為類似工程提供實踐經(jīng)驗。深入施工現(xiàn)場，對小斷面長距離引水隧洞的施工過程進(jìn)行實地觀察和測量，與施工人員進(jìn)行交流，獲取第一手資料。通過實地調(diào)研，了解施工過程中的實際情況和問題，及時調(diào)整研究思路和方法，確保研究成果具有實際應(yīng)用價值。二、小斷面長距離引水隧洞施工特點及難點2.1施工特點2.1.1斷面尺寸小導(dǎo)致施工空間受限小斷面長距離引水隧洞的斷面尺寸相對較小，這一特性直接導(dǎo)致了施工空間的嚴(yán)重受限，對施工過程中的各個環(huán)節(jié)都產(chǎn)生了顯著的制約。在施工設(shè)備方面，常規(guī)的大型施工機(jī)械設(shè)備由于體積龐大，難以在狹小的空間內(nèi)施展。大型鑿巖臺車，其尺寸往往超出了小斷面隧洞的空間限制，無法進(jìn)入隧洞內(nèi)部進(jìn)行鉆孔作業(yè)。這就使得施工單位不得不選用小型化的施工設(shè)備，如氣腿式鑿巖機(jī)等。然而，小型設(shè)備在施工效率和作業(yè)能力上與大型設(shè)備存在較大差距，氣腿式鑿巖機(jī)的鉆孔速度和鉆孔深度都遠(yuǎn)不及大型鑿巖臺車，這無疑會降低施工效率，延長施工周期。施工人員的活動空間也受到了極大的限制。在小斷面隧洞內(nèi)，施工人員難以自由活動，操作空間狹窄，這不僅增加了施工人員的勞動強(qiáng)度，還容易導(dǎo)致施工人員在作業(yè)過程中發(fā)生碰撞等安全事故。在進(jìn)行襯砌作業(yè)時，施工人員需要在狹小的空間內(nèi)進(jìn)行鋼筋綁扎、模板安裝等工作，操作難度大，工作效率低。而且，長時間處于狹小空間內(nèi)作業(yè)，會給施工人員帶來心理壓力，影響其工作狀態(tài)和工作質(zhì)量。材料堆放也是一個難題。由于施工空間有限，隧洞內(nèi)無法設(shè)置較大的材料堆放區(qū)域。施工所需的各種材料，如炸藥、錨桿、噴射混凝土等，只能在有限的空間內(nèi)堆放，這就要求施工單位必須合理規(guī)劃材料堆放位置，確保材料堆放整齊、有序，避免材料堆放混亂影響施工進(jìn)度和施工安全。同時，材料的搬運(yùn)和取用也變得更加困難，需要施工人員花費更多的時間和精力來完成。在取用炸藥時，需要嚴(yán)格按照安全規(guī)定進(jìn)行操作，確保炸藥的安全運(yùn)輸和使用，這在狹小的施工空間內(nèi)增加了操作的難度和風(fēng)險。2.1.2長距離帶來的運(yùn)輸、通風(fēng)、供電難題長距離是小斷面引水隧洞施工的又一顯著特點，這給施工過程中的運(yùn)輸、通風(fēng)、供電等環(huán)節(jié)帶來了諸多難題。在物料運(yùn)輸方面，隨著隧洞長度的增加，物料運(yùn)輸距離也相應(yīng)變長。在一些長度超過10公里的引水隧洞施工中，從洞口將物料運(yùn)輸?shù)秸谱用嫘枰馁M大量的時間和人力。傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式，如人力推車、小型運(yùn)輸車輛等，運(yùn)輸效率低下，無法滿足施工進(jìn)度的需求。而且，長距離運(yùn)輸還會增加物料的損耗和運(yùn)輸成本，如運(yùn)輸車輛的燃油消耗、設(shè)備磨損等。同時，運(yùn)輸路線的維護(hù)也變得更加困難，隧洞內(nèi)的道路條件復(fù)雜，容易出現(xiàn)積水、坍塌等情況，需要及時進(jìn)行清理和修復(fù)，以確保運(yùn)輸路線的暢通。通風(fēng)問題是長距離隧洞施工中的關(guān)鍵難題之一。隨著隧洞的不斷延伸，新鮮空氣難以有效送達(dá)掌子面，而施工過程中產(chǎn)生的有害氣體和粉塵則難以排出洞外。在開挖過程中，爆破會產(chǎn)生大量的一氧化碳、二氧化氮等有害氣體，以及巖塵等粉塵。如果通風(fēng)不暢，這些有害氣體和粉塵會在隧洞內(nèi)積聚，導(dǎo)致施工人員缺氧、中毒，嚴(yán)重威脅施工人員的生命安全和身體健康。而且，通風(fēng)不暢還會影響施工設(shè)備的正常運(yùn)行，降低設(shè)備的使用壽命。為了解決通風(fēng)問題，通常需要采用大功率的通風(fēng)設(shè)備和長距離的通風(fēng)管道，但這會增加施工成本和施工難度。通風(fēng)設(shè)備的能耗大，需要消耗大量的電力資源；通風(fēng)管道的安裝和維護(hù)也需要投入大量的人力和物力。供電方面，長距離輸電會導(dǎo)致電壓降增大，影響施工設(shè)備的正常運(yùn)行。施工設(shè)備，如鑿巖機(jī)、裝載機(jī)、通風(fēng)機(jī)等，都需要穩(wěn)定的電源供應(yīng)才能正常工作。在長距離隧洞施工中，由于輸電線路長，電阻增大，會導(dǎo)致電壓降增大，使得施工設(shè)備無法獲得足夠的電壓，從而影響設(shè)備的啟動和運(yùn)行。一些大功率的施工設(shè)備在電壓不足的情況下，可能無法正常啟動，或者在運(yùn)行過程中出現(xiàn)卡頓、停機(jī)等現(xiàn)象。為了解決供電問題，需要采取有效的電壓降補(bǔ)償措施，如增加輸電線路的截面積、采用升壓變壓器等。這些措施不僅會增加施工成本，還需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計和安裝，增加了施工的復(fù)雜性。2.1.3地質(zhì)條件復(fù)雜增加施工風(fēng)險小斷面長距離引水隧洞在施工過程中往往會穿越多種復(fù)雜的地質(zhì)條件，這無疑大大增加了施工的風(fēng)險。在實際工程中，許多引水隧洞會遇到斷層、破碎帶等地質(zhì)構(gòu)造。斷層是巖石受力發(fā)生破裂，沿破裂面兩側(cè)巖塊發(fā)生顯著相對位移的斷裂構(gòu)造。當(dāng)隧洞穿越斷層時，由于斷層帶內(nèi)巖石破碎、結(jié)構(gòu)松散，容易發(fā)生塌方事故。某引水隧洞在施工過程中遇到了一條斷層，盡管施工單位采取了超前支護(hù)等措施，但在開挖過程中仍然發(fā)生了局部塌方，導(dǎo)致施工進(jìn)度延誤，增加了施工成本。破碎帶也是地質(zhì)條件復(fù)雜的表現(xiàn)之一，破碎帶內(nèi)的巖石被強(qiáng)烈破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體完整性差。在穿越破碎帶時，隧洞的圍巖穩(wěn)定性極差，需要加強(qiáng)支護(hù)措施，如采用鋼支撐、噴射混凝土等，以確保施工安全。涌水也是常見的地質(zhì)災(zāi)害之一。當(dāng)隧洞穿越富含地下水的地層時，可能會遇到涌水問題。涌水不僅會影響施工進(jìn)度，還會對施工人員的生命安全造成威脅。在一些巖溶地區(qū)，由于地下溶洞和暗河發(fā)育，引水隧洞施工過程中容易遭遇大規(guī)模涌水。大量的涌水會淹沒隧洞，損壞施工設(shè)備，甚至引發(fā)坍塌事故。為了應(yīng)對涌水問題，施工單位需要提前進(jìn)行地質(zhì)勘察，了解地下水的分布情況，制定合理的排水方案，如設(shè)置排水廊道、安裝排水管道、采用抽水設(shè)備等。在涌水較大的地段，還需要采用超前帷幕注漿堵水技術(shù)，通過在隧洞開挖前方注入漿液，形成止水帷幕，減少涌水量，保證施工安全。此外，軟巖變形也是復(fù)雜地質(zhì)條件下的一個難題。軟巖具有強(qiáng)度低、變形大、遇水易軟化等特點。在小斷面長距離引水隧洞施工中，當(dāng)遇到軟巖地層時，圍巖容易發(fā)生變形，導(dǎo)致隧洞襯砌結(jié)構(gòu)受到擠壓破壞。某引水隧洞在穿越軟巖地層時，由于軟巖變形過大，導(dǎo)致部分襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫和變形，需要進(jìn)行返工處理，這不僅增加了工程成本，還影響了工程質(zhì)量和施工進(jìn)度。為了應(yīng)對軟巖變形問題，需要采用合理的支護(hù)方式和施工方法，如采用柔性支護(hù)、控制開挖進(jìn)尺等，以適應(yīng)軟巖的變形特性，確保隧洞的穩(wěn)定性。2.2施工難點2.2.1開挖技術(shù)選擇與控制小斷面長距離引水隧洞的開挖技術(shù)選擇是一項復(fù)雜且關(guān)鍵的任務(wù)，需綜合考量多種因素。不同的地質(zhì)條件對開挖技術(shù)有著不同的適應(yīng)性要求。在堅硬巖石地層中，鉆爆法是較為常用的開挖方法。通過合理設(shè)計爆破參數(shù)，如炮孔間距、排距、裝藥量等，可以實現(xiàn)對巖石的有效破碎，從而達(dá)到開挖目的。在實際工程中，炮孔間距過大可能導(dǎo)致巖石破碎不充分，增加后續(xù)出碴難度；而炮孔間距過小則可能造成過度爆破，對圍巖穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。裝藥量的控制也至關(guān)重要，藥量過大易引發(fā)飛石、震動等安全問題，藥量過小則無法達(dá)到預(yù)期的開挖效果。此外，鉆爆法施工還面臨著超欠挖控制的難題。由于小斷面隧洞施工空間狹小，測量和操作難度較大，容易出現(xiàn)超挖或欠挖現(xiàn)象。超挖會增加襯砌工程量和成本，欠挖則可能影響隧洞的過水能力和結(jié)構(gòu)安全。因此，在鉆爆法施工中，需要采用先進(jìn)的測量技術(shù)和精確的爆破控制手段，如激光導(dǎo)向儀、電子雷管等，以提高開挖精度，減少超欠挖。在軟土地層中，盾構(gòu)法或TBM法更具優(yōu)勢。盾構(gòu)法通過盾構(gòu)機(jī)在軟土地層中推進(jìn)，同時進(jìn)行土體開挖和襯砌作業(yè)，能夠有效避免土體坍塌，保證施工安全。然而，盾構(gòu)機(jī)的選型和施工參數(shù)的確定需要充分考慮軟土地層的特性，如土體的抗壓強(qiáng)度、含水量、滲透性等。如果盾構(gòu)機(jī)選型不當(dāng)，可能會出現(xiàn)掘進(jìn)困難、刀盤磨損嚴(yán)重等問題；施工參數(shù)設(shè)置不合理，則可能導(dǎo)致地表沉降、隧道軸線偏差等質(zhì)量問題。TBM法同樣適用于軟土地層和部分中硬巖石地層，具有施工速度快、機(jī)械化程度高的特點。但TBM法對設(shè)備的可靠性和維護(hù)要求較高，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，維修難度較大，會嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。在一些地質(zhì)條件復(fù)雜多變的區(qū)域，單一的開挖技術(shù)往往難以滿足施工需求，需要結(jié)合多種開挖技術(shù)。在遇到軟硬不均的地層時，可以先采用鉆爆法對堅硬巖石部分進(jìn)行開挖，然后再利用盾構(gòu)法或TBM法對軟土部分進(jìn)行施工，以充分發(fā)揮不同開挖技術(shù)的優(yōu)勢，確保施工的順利進(jìn)行。2.2.2支護(hù)時機(jī)與方式的確定支護(hù)時機(jī)與方式的確定是小斷面長距離引水隧洞施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到施工安全和工程質(zhì)量。在實際施工中，需根據(jù)地質(zhì)條件和施工進(jìn)度等因素，精準(zhǔn)把握支護(hù)時機(jī)，選擇合適的支護(hù)方式。地質(zhì)條件是確定支護(hù)時機(jī)和方式的重要依據(jù)。對于穩(wěn)定性較好的Ⅱ類圍巖，由于其自身承載能力較強(qiáng)，可以在開挖后適當(dāng)延遲支護(hù)時間，采用較為簡單的支護(hù)方式，如噴射混凝土支護(hù)，以節(jié)約成本和提高施工效率。在實際操作中，也需要密切關(guān)注圍巖的變形情況，通過監(jiān)控量測手段，如收斂計、全站儀等，實時監(jiān)測圍巖的位移和變形，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)及時加強(qiáng)支護(hù)。對于穩(wěn)定性較差的Ⅳ類、Ⅴ類圍巖，如軟弱圍巖、斷層破碎帶等，必須及時進(jìn)行支護(hù)，甚至在開挖前就采取超前支護(hù)措施，如管棚支護(hù)、小導(dǎo)管注漿等。管棚支護(hù)是在隧洞開挖前，沿隧洞拱部周邊鉆孔，插入鋼管，并向管內(nèi)注入水泥漿或其他漿液，形成一個棚狀的支護(hù)結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性。小導(dǎo)管注漿則是通過向圍巖中插入小導(dǎo)管，注入漿液，填充圍巖空隙，提高圍巖的粘結(jié)力和強(qiáng)度。這些超前支護(hù)措施能夠有效防止圍巖坍塌，為后續(xù)的開挖作業(yè)創(chuàng)造安全條件。施工進(jìn)度也是影響支護(hù)時機(jī)和方式的重要因素。在施工進(jìn)度緊張的情況下，需要選擇施工速度快、效果好的支護(hù)方式，如噴射混凝土支護(hù)和錨桿支護(hù)相結(jié)合的方式。噴射混凝土可以在短時間內(nèi)對圍巖進(jìn)行封閉和加固，錨桿則能夠進(jìn)一步增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性。這種支護(hù)方式施工簡單、快捷，能夠滿足施工進(jìn)度的要求。而在施工進(jìn)度相對寬松時，可以采用更為復(fù)雜但支護(hù)效果更好的支護(hù)方式，如鋼支撐支護(hù)。鋼支撐具有強(qiáng)度高、剛度大的特點，能夠有效承受圍巖的壓力，但施工難度較大，成本較高。在確定支護(hù)時機(jī)和方式時，還需要考慮施工成本和施工安全等因素。不同的支護(hù)方式成本差異較大，在保證施工安全和工程質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量選擇成本較低的支護(hù)方式。同時，要確保支護(hù)施工過程的安全，加強(qiáng)對施工人員的安全教育和培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守施工操作規(guī)程，防止因支護(hù)施工不當(dāng)引發(fā)安全事故。2.2.3襯砌施工的高效實施在小斷面、長距離的條件下實現(xiàn)襯砌施工的快速、高質(zhì)量完成是小斷面長距離引水隧洞施工的又一難點，需要克服諸多挑戰(zhàn)以減少施工干擾。小斷面長距離引水隧洞的空間限制給襯砌施工帶來了極大的不便。由于斷面尺寸小，大型襯砌設(shè)備難以進(jìn)入，只能選用小型化的襯砌設(shè)備，這在一定程度上降低了施工效率。小型襯砌臺車的澆筑能力和作業(yè)范圍相對較小，需要更多的時間和人力來完成襯砌作業(yè)。狹小的空間也不利于施工材料和設(shè)備的堆放與運(yùn)輸，增加了施工管理的難度。在施工過程中，襯砌材料，如鋼筋、混凝土等，需要及時運(yùn)輸?shù)阶鳂I(yè)面，但狹窄的隧洞通道容易造成運(yùn)輸堵塞，影響施工進(jìn)度。而且，施工人員在狹小空間內(nèi)作業(yè)，操作難度大，勞動強(qiáng)度高，容易出現(xiàn)疲勞和安全事故。長距離的施工條件也對襯砌施工提出了嚴(yán)峻考驗。隨著隧洞長度的增加，混凝土的運(yùn)輸距離變長，容易導(dǎo)致混凝土坍落度損失，影響混凝土的澆筑質(zhì)量。在一些長度超過10公里的引水隧洞施工中，混凝土從攪拌站運(yùn)輸?shù)秸谱用嫘枰^長時間，期間混凝土的和易性會逐漸變差，可能出現(xiàn)離析、泌水等問題。為了解決這一問題，需要采取有效的措施，如在混凝土中添加外加劑，以保持混凝土的坍落度和和易性；優(yōu)化混凝土運(yùn)輸路線，減少運(yùn)輸時間；采用混凝土輸送泵等設(shè)備，確保混凝土能夠順利輸送到作業(yè)面。長距離施工還會增加施工通風(fēng)和排水的難度，對襯砌施工環(huán)境產(chǎn)生不利影響。通風(fēng)不暢會導(dǎo)致施工人員缺氧和有害氣體積聚，影響施工人員的身體健康和施工安全；排水不暢則可能造成隧洞積水，影響襯砌施工質(zhì)量和設(shè)備正常運(yùn)行。為了實現(xiàn)襯砌施工的高效實施，需要采取一系列有效的措施。合理安排施工工序，實現(xiàn)開挖、支護(hù)和襯砌的平行作業(yè)，以縮短施工周期。在開挖和支護(hù)的同時，提前做好襯砌施工的準(zhǔn)備工作，如鋼筋加工、模板安裝等，待開挖和支護(hù)達(dá)到一定進(jìn)度后，及時進(jìn)行襯砌施工。優(yōu)化襯砌施工工藝，采用先進(jìn)的襯砌技術(shù)和設(shè)備，提高施工效率和質(zhì)量。采用滑膜襯砌技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)混凝土的連續(xù)澆筑，減少施工縫，提高襯砌的整體性和防水性能；使用自動化的襯砌設(shè)備，如自動化鋼筋加工設(shè)備、智能化混凝土澆筑設(shè)備等，能夠提高施工精度和效率，減少人工操作的誤差和勞動強(qiáng)度。加強(qiáng)施工管理，合理組織施工人員和設(shè)備，確保施工過程的順利進(jìn)行。制定詳細(xì)的施工計劃和應(yīng)急預(yù)案，及時解決施工中出現(xiàn)的問題，避免因施工干擾導(dǎo)致施工進(jìn)度延誤。2.2.4施工通風(fēng)與排水保障施工通風(fēng)與排水是小斷面長距離引水隧洞施工中保障施工環(huán)境安全的重要環(huán)節(jié)，然而在實際施工中面臨著諸多技術(shù)難點。在施工通風(fēng)方面，小斷面長距離引水隧洞的通風(fēng)難度較大。隨著隧洞的延伸，通風(fēng)阻力不斷增大，新鮮空氣難以有效送達(dá)掌子面，而施工過程中產(chǎn)生的有害氣體和粉塵則難以排出洞外。在一些深埋長隧洞施工中，通風(fēng)距離可達(dá)數(shù)公里甚至更長，常規(guī)的通風(fēng)方式難以滿足通風(fēng)需求。而且，小斷面隧洞的空間限制也使得通風(fēng)設(shè)備的布置和安裝較為困難，大型通風(fēng)機(jī)難以在狹小的空間內(nèi)安裝和運(yùn)行。為了解決通風(fēng)問題，需要采用合理的通風(fēng)方式和高效的通風(fēng)設(shè)備?；旌鲜酵L(fēng)方式，將壓入式通風(fēng)和抽出式通風(fēng)相結(jié)合，能夠有效提高通風(fēng)效果。在洞口附近采用壓入式通風(fēng)，將新鮮空氣壓入隧洞；在掌子面附近采用抽出式通風(fēng)，將有害氣體和粉塵抽出洞外。選用大功率、低噪音的通風(fēng)機(jī)，并合理布置通風(fēng)管道，確保通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時，還需要加強(qiáng)通風(fēng)管理，定期對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保通風(fēng)效果符合要求。施工排水也是小斷面長距離引水隧洞施工中的關(guān)鍵問題。隧洞施工過程中，地下水和施工廢水的排放是一個難題。在富水地層中，隧洞開挖可能會遇到大量涌水，如不及時排出，會淹沒隧洞，影響施工安全和進(jìn)度。涌水還可能導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)，引發(fā)塌方等事故。小斷面隧洞的排水空間有限，排水管道的鋪設(shè)和排水設(shè)備的安裝較為困難。而且，長距離的排水需要克服較大的水頭損失，對排水設(shè)備的揚(yáng)程和流量要求較高。為了解決排水問題，需要制定合理的排水方案。根據(jù)隧洞的地質(zhì)條件和涌水情況，設(shè)置排水廊道、集水井和排水管道等設(shè)施，形成完善的排水系統(tǒng)。在涌水較大的地段，采用超前帷幕注漿堵水技術(shù)，通過在隧洞開挖前方注入漿液，形成止水帷幕，減少涌水量，為施工排水創(chuàng)造有利條件。選用合適的排水設(shè)備，如高揚(yáng)程、大流量的排水泵，并定期對排水設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，確保排水設(shè)備的正常運(yùn)行。三、小斷面長距離引水隧洞施工設(shè)備選型與應(yīng)用3.1開挖設(shè)備3.1.1懸臂式掘進(jìn)機(jī)的特點與應(yīng)用案例懸臂式掘進(jìn)機(jī)在軟巖、小斷面隧洞開挖中展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。它具有高度的靈活性，能夠在狹窄的施工空間內(nèi)自如作業(yè)，這是大型施工設(shè)備難以企及的。其工作原理基于可靈活轉(zhuǎn)動的懸臂，通過截割頭對巖石進(jìn)行破碎，實現(xiàn)隧洞的開挖。在巖石強(qiáng)度較低的軟巖地層中，懸臂式掘進(jìn)機(jī)的截割效率較高，能夠快速完成開挖任務(wù)。而且，由于其采用機(jī)械破碎方式，相較于鉆爆法，對圍巖的擾動極小，能夠有效保持圍巖的穩(wěn)定性，減少了因圍巖松動而引發(fā)的塌方等安全隱患。在一些對超欠挖控制要求極高的工程中，懸臂式掘進(jìn)機(jī)憑借其精確的操作性能，可以將超欠挖控制在極小的范圍內(nèi)，從而降低了后續(xù)支護(hù)和襯砌的成本，提高了工程質(zhì)量。以四川省蓬溪船山灌區(qū)文吉分干渠項目為例，該項目隧洞總長20.038km，占渠線長度的77.4%，隧洞體型為城門洞型，開挖斷面尺寸較小，為2.3m×2.4m~3.1m×3.35m（寬×高），屬于特小斷面、小斷面隧洞。隧洞穿越的地層主要為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組下段（J3p1）和第四系覆蓋層，巖石類別多為Ⅳ、Ⅴ類圍巖，強(qiáng)度較低，新鮮粉砂質(zhì)泥巖和弱風(fēng)化砂巖飽和濕抗壓強(qiáng)度僅為2.9～3.4MPa，屬于極軟巖類；新鮮泥質(zhì)粉砂巖飽和濕抗壓強(qiáng)度為25.5MPa，為較軟巖類。在該項目中，傳統(tǒng)的鉆爆法面臨諸多難題，如對圍巖擾動大，導(dǎo)致超挖嚴(yán)重，超填混凝土量占比結(jié)構(gòu)混凝土量極大，且地質(zhì)超挖導(dǎo)致超填混凝土量合同約定不予計量，存在較大經(jīng)濟(jì)風(fēng)險。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研和與廠家溝通，最終選用了中煤EBZ120型懸臂式掘進(jìn)機(jī)。在實際施工過程中，該掘進(jìn)機(jī)表現(xiàn)出色，對圍巖擾動小，有效減少了超挖量，節(jié)約了支護(hù)及襯砌費用。與鉆爆法相比，使用懸臂式掘進(jìn)機(jī)后，工程進(jìn)度得到了顯著提升，同時也降低了施工成本，保障了施工安全。通過該項目的成功應(yīng)用，充分證明了懸臂式掘進(jìn)機(jī)在小斷面、軟巖隧洞開挖中的可行性和優(yōu)越性。3.1.2鉆爆法設(shè)備及技術(shù)要點鉆爆法是一種傳統(tǒng)且應(yīng)用廣泛的隧洞開挖方法，在小斷面長距離引水隧洞施工中，掌握其所需設(shè)備及技術(shù)要點至關(guān)重要。鉆爆法施工需要多種設(shè)備協(xié)同作業(yè)。鉆孔設(shè)備是關(guān)鍵，常見的有風(fēng)鉆、潛孔鉆、鉆車等。風(fēng)鉆操作靈活，適用于小斷面隧洞的鉆孔作業(yè)，但其勞動強(qiáng)度較大；潛孔鉆鉆孔深度較大，適用于較深炮孔的鉆進(jìn)；鉆車則是較為先進(jìn)的鉆孔設(shè)備，多為液壓電動輪式移動，可配備多把鉆，如常見的多臂臺車，能夠提高鉆孔效率和精度。裝藥設(shè)備包括裝藥器等，用于將炸藥準(zhǔn)確地裝填到炮孔中。起爆設(shè)備則有雷管、導(dǎo)爆索等，雷管又分為火雷管和電雷管等，不同類型的雷管適用于不同的起爆條件。在鉆孔環(huán)節(jié)，炮孔的布置至關(guān)重要。掏槽眼通常布置在開挖斷面的中央稍靠下部，其作用是為后續(xù)爆破創(chuàng)造臨空面，使巖石更容易破碎，減少飛石。周邊炮眼應(yīng)沿著設(shè)計開挖輪廓線精確布置，以控制隧洞的開挖形狀，減少超欠挖。輔助眼則交錯均勻地布置在周邊眼與掏槽眼之間，并垂直于開挖面打眼，力求爆下的石碴塊體大小適合裝碴要求。在開挖斷面底面兩隅處，需合理布置輔助眼，并適當(dāng)增加藥量，以消除爆破死角；而斷面頂部則要嚴(yán)格控制裝藥量，防止出現(xiàn)超挖。裝藥前，必須將炮眼內(nèi)的泥漿、石屑等雜物吹洗干凈，確保炸藥能夠與巖石充分接觸，提高爆破效果。已裝藥的炮眼應(yīng)及時用炮泥進(jìn)行堵塞密封，周邊眼的堵塞長度不宜小于20cm，采用預(yù)裂爆破時，應(yīng)從藥卷頂端進(jìn)行堵塞，不得只堵塞在眼口，以保證爆破能量的有效利用和爆破的安全性。爆破時，要根據(jù)巖石的性質(zhì)、炮孔布置和裝藥情況，合理選擇起爆順序和起爆方式。為了提高爆破效果，減少爆破對周圍建筑及圍巖的破壞，一個斷面上常采用毫秒延遲雷管分段起爆，使各炮眼的爆破依次進(jìn)行，形成良好的破碎效果。在某小斷面長距離引水隧洞施工中，由于地質(zhì)條件復(fù)雜，巖石硬度不均，在采用鉆爆法施工時，通過精確計算炮孔間距、裝藥量，并合理安排起爆順序，成功實現(xiàn)了隧洞的安全、高效開挖。但在施工過程中，也遇到了一些問題，如爆破震動對周邊圍巖穩(wěn)定性的影響。為解決這一問題，施工單位采用了微差爆破技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化了起爆順序，有效降低了爆破震動，保障了施工安全和工程質(zhì)量。3.1.3TBM全斷面掘進(jìn)機(jī)的適用條件與局限性TBM全斷面掘進(jìn)機(jī)在特定條件下具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢，然而在小斷面長距離引水隧洞施工中也存在一定的局限性。TBM全斷面掘進(jìn)機(jī)適用于洞室斷面為圓形、開挖直徑在3~12m之間、掘進(jìn)長度不小于10km且?guī)r石物理力學(xué)指標(biāo)及構(gòu)造較均勻、巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度小于200MPa的工程。其最大的優(yōu)勢在于能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)開挖，施工速度快，可大大縮短工程周期。由于是機(jī)械掘進(jìn)，無爆破震動，對圍巖擾動小，有利于保護(hù)圍巖的穩(wěn)定性，從而減少超挖，節(jié)約支護(hù)和襯砌費用。在一些大型水利工程的長距離引水隧洞中，TBM全斷面掘進(jìn)機(jī)得到了廣泛應(yīng)用，取得了良好的施工效果。在小斷面長距離引水隧洞施工中，TBM全斷面掘進(jìn)機(jī)也面臨一些挑戰(zhàn)。小斷面隧洞的空間限制使得TBM設(shè)備的選型和布置較為困難，設(shè)備的尺寸可能無法滿足小斷面的要求，或者在隧洞內(nèi)難以進(jìn)行設(shè)備的組裝和調(diào)試。TBM設(shè)備購置和維護(hù)成本高，對于小斷面長距離引水隧洞這種規(guī)模相對較小的工程來說，成本壓力較大。而且，TBM全斷面掘進(jìn)機(jī)對施工人員的技術(shù)水平要求高，需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行操作和維護(hù)。在復(fù)雜地質(zhì)條件下，如遇到斷層破碎帶、軟弱夾層等，TBM施工難度增加，可能會出現(xiàn)卡機(jī)、刀具磨損嚴(yán)重等問題，影響施工進(jìn)度和設(shè)備壽命。在某小斷面長距離引水隧洞項目中，由于前期對地質(zhì)條件評估不足，在使用TBM全斷面掘進(jìn)機(jī)施工時，遇到了復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，導(dǎo)致施工進(jìn)度受阻，設(shè)備維修成本大幅增加。因此，在選擇TBM全斷面掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行小斷面長距離引水隧洞施工時，需要充分考慮工程的實際情況，權(quán)衡其優(yōu)勢和局限性，確保施工的順利進(jìn)行。3.2運(yùn)輸設(shè)備3.2.1有軌運(yùn)輸設(shè)備的選型與布置在小斷面長距離引水隧洞施工中，有軌運(yùn)輸設(shè)備的選型與布置至關(guān)重要，直接影響施工效率和成本。電瓶車作為有軌運(yùn)輸?shù)膭恿υ?，其選型需綜合考慮多個因素。功率是關(guān)鍵指標(biāo)之一，功率不足會導(dǎo)致運(yùn)輸能力受限，無法滿足施工進(jìn)度需求；而功率過大則會造成能源浪費和成本增加。應(yīng)根據(jù)隧洞的長度、坡度、運(yùn)輸量等實際情況，精確計算所需功率，選擇合適功率的電瓶車。載重量也不容忽視，要確保電瓶車能夠承載施工所需的材料和設(shè)備，如炸藥、錨桿、噴射混凝土等，以及出碴時的石碴重量。在某小斷面長距離引水隧洞施工中，經(jīng)過詳細(xì)計算和分析，選用了功率為[X]kW、載重量為[X]t的電瓶車，在實際運(yùn)行中，能夠穩(wěn)定地將材料和石碴運(yùn)輸至指定地點，滿足了施工需求。礦車的選型同樣需要謹(jǐn)慎考慮。容積要根據(jù)施工過程中每次運(yùn)輸?shù)牟牧虾褪炅縼泶_定，過小的容積會增加運(yùn)輸次數(shù)，降低運(yùn)輸效率；過大的容積則可能導(dǎo)致礦車在小斷面隧洞內(nèi)行駛不便，甚至無法通過。結(jié)構(gòu)設(shè)計也很重要，應(yīng)選擇結(jié)構(gòu)堅固、密封性好的礦車，以防止運(yùn)輸過程中材料和石碴的灑落，同時便于裝卸和維護(hù)。在一些工程中，采用了底卸式礦車，這種礦車在卸料時更加方便快捷，能夠有效提高卸料效率，減少卸料時間，從而提升整體運(yùn)輸效率。軌道布置是有軌運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分。軌距的確定需考慮電瓶車和礦車的尺寸，以及隧洞的斷面尺寸。軌距過小，車輛行駛不穩(wěn)定，容易發(fā)生脫軌事故；軌距過大，則會占用過多的施工空間，影響其他施工活動。一般來說，軌距應(yīng)根據(jù)車輛的輪距和隧洞的實際情況進(jìn)行合理調(diào)整，確保車輛能夠安全、平穩(wěn)地行駛。軌道的坡度設(shè)置也需要精確計算，要根據(jù)隧洞的縱坡和運(yùn)輸要求來確定。在坡度較大的地段，需要采取相應(yīng)的措施，如增加軌道的摩擦力、設(shè)置防滑裝置等，以防止車輛下滑，確保運(yùn)輸安全。在某引水隧洞施工中，根據(jù)隧洞的縱坡和運(yùn)輸需求，將軌道坡度設(shè)置為[X]‰，并在坡度較大的地段安裝了防滑條，有效保證了車輛的行駛安全和運(yùn)輸效率。同時，軌道的鋪設(shè)要保證平整度和垂直度，減少車輛行駛時的顛簸和晃動，延長軌道和車輛的使用壽命。3.2.2無軌運(yùn)輸設(shè)備的應(yīng)用場景與問題無軌運(yùn)輸設(shè)備在小斷面隧洞施工中具有一定的適用場景，但也面臨著諸多問題。在隧洞施工前期，當(dāng)隧洞長度較短、斷面尺寸相對較大時，無軌運(yùn)輸設(shè)備能夠發(fā)揮其運(yùn)輸速度快、靈活性高的優(yōu)勢。小型裝載機(jī)和自卸汽車可以快速地將施工材料運(yùn)輸?shù)秸谱用?，提高施工效率。在一些地質(zhì)條件較好、施工空間相對寬松的地段，無軌運(yùn)輸設(shè)備也能夠順利作業(yè)，滿足施工需求。隨著隧洞施工的推進(jìn)，小斷面隧洞的空間受限問題逐漸凸顯，給無軌運(yùn)輸設(shè)備的使用帶來了極大的困難。由于斷面尺寸小，無軌運(yùn)輸設(shè)備的行駛空間狹窄，轉(zhuǎn)彎半徑難以滿足要求，容易發(fā)生碰撞事故，損壞設(shè)備和隧洞結(jié)構(gòu)。小型自卸汽車在小斷面隧洞內(nèi)行駛時，難以進(jìn)行掉頭和轉(zhuǎn)彎操作，需要花費大量時間尋找合適的場地進(jìn)行轉(zhuǎn)向，這不僅降低了運(yùn)輸效率，還增加了施工成本。而且，小斷面隧洞的高度有限，一些大型無軌運(yùn)輸設(shè)備無法進(jìn)入，進(jìn)一步限制了無軌運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用范圍。尾氣排放是無軌運(yùn)輸設(shè)備在小斷面隧洞施工中面臨的又一嚴(yán)重問題。小斷面隧洞通風(fēng)條件較差，無軌運(yùn)輸設(shè)備排放的尾氣難以排出洞外，會在隧洞內(nèi)積聚。尾氣中含有一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化物等有害氣體，這些氣體不僅會對施工人員的身體健康造成嚴(yán)重威脅，導(dǎo)致施工人員出現(xiàn)中毒、呼吸道疾病等問題，還會降低隧洞內(nèi)的空氣質(zhì)量，影響施工設(shè)備的正常運(yùn)行，縮短設(shè)備使用壽命。在一些通風(fēng)不良的小斷面隧洞中，無軌運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行一段時間后，隧洞內(nèi)的有害氣體濃度會急劇上升，施工人員不得不暫停施工，等待通風(fēng)設(shè)備將有害氣體排出洞外，這嚴(yán)重影響了施工進(jìn)度。為了解決尾氣排放問題，需要加強(qiáng)通風(fēng)措施，增加通風(fēng)設(shè)備的功率和數(shù)量，提高通風(fēng)效果，但這又會增加施工成本和施工難度。3.3支護(hù)與襯砌設(shè)備3.3.1支護(hù)設(shè)備的種類與功能在小斷面長距離引水隧洞施工中，支護(hù)設(shè)備的合理選擇與有效運(yùn)用對于保障施工安全和工程質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。常見的支護(hù)設(shè)備包括錨桿鉆機(jī)、噴射混凝土設(shè)備等，它們各自具備獨特的功能和應(yīng)用方法。錨桿鉆機(jī)是安裝錨桿的關(guān)鍵設(shè)備，其主要作用是在隧洞圍巖上鉆孔，以便插入錨桿并施加錨固力，從而增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性。根據(jù)工作原理和結(jié)構(gòu)特點的不同，錨桿鉆機(jī)可分為電動錨桿鉆機(jī)、液壓錨桿鉆機(jī)和氣腿式錨桿鉆機(jī)等多種類型。電動錨桿鉆機(jī)以電力為動力源，具有動力強(qiáng)勁、鉆孔速度快的優(yōu)點，適用于巖石硬度較高的地層；液壓錨桿鉆機(jī)則利用液壓系統(tǒng)提供動力，其扭矩大、操作靈活，能夠適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)條件和施工環(huán)境；氣腿式錨桿鉆機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、輕便靈活，依靠壓縮空氣提供支撐和推進(jìn)力，在小斷面隧洞施工中應(yīng)用廣泛。在實際應(yīng)用中，施工人員需根據(jù)隧洞的地質(zhì)條件、錨桿的類型和長度等因素，選擇合適的錨桿鉆機(jī)。在某小斷面長距離引水隧洞施工中，針對Ⅳ類圍巖，選用了液壓錨桿鉆機(jī)進(jìn)行錨桿安裝。施工人員首先根據(jù)設(shè)計要求，在隧洞圍巖上準(zhǔn)確確定錨桿的位置，然后使用液壓錨桿鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)。鉆孔過程中，嚴(yán)格控制鉆孔的角度和深度，確保鉆孔質(zhì)量符合要求。鉆孔完成后，將錨桿插入孔內(nèi)，并通過錨固劑將錨桿與圍巖緊密連接，施加錨固力，從而有效地增強(qiáng)了圍巖的穩(wěn)定性。噴射混凝土設(shè)備用于將混凝土噴射到隧洞圍巖表面，形成一層混凝土支護(hù)層，起到封閉圍巖、防止圍巖風(fēng)化和松動的作用。常見的噴射混凝土設(shè)備有干式噴射機(jī)和濕式噴射機(jī)。干式噴射機(jī)是將水泥、砂石等干料與水分別輸送，在噴頭處混合后噴射出去；濕式噴射機(jī)則是將預(yù)先攪拌好的混凝土直接輸送到噴頭處進(jìn)行噴射。濕式噴射機(jī)具有粉塵少、回彈率低、混凝土質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，逐漸成為噴射混凝土施工的主流設(shè)備。在使用噴射混凝土設(shè)備時，需注意控制噴射壓力、噴射角度和噴射厚度等參數(shù)。在某引水隧洞施工中，采用了濕式噴射機(jī)進(jìn)行噴射混凝土支護(hù)。施工前，對噴射混凝土的配合比進(jìn)行了嚴(yán)格設(shè)計，確?；炷恋膹?qiáng)度和耐久性滿足要求。施工過程中，調(diào)整好噴射機(jī)的噴射壓力和噴射角度，使混凝土均勻地噴射到圍巖表面。同時，通過測量和監(jiān)控，保證噴射混凝土的厚度達(dá)到設(shè)計要求，有效地提高了圍巖的穩(wěn)定性和抗風(fēng)化能力。除了錨桿鉆機(jī)和噴射混凝土設(shè)備，鋼支撐安裝設(shè)備也是支護(hù)施工中的重要設(shè)備之一。鋼支撐在軟弱圍巖地段能夠提供強(qiáng)大的支護(hù)力，防止圍巖坍塌。常見的鋼支撐安裝設(shè)備有小型起重機(jī)、鋼支撐安裝臺車等。小型起重機(jī)具有起吊能力強(qiáng)、操作靈活的特點，適用于在施工空間相對較大的部位安裝鋼支撐；鋼支撐安裝臺車則專門為隧洞施工設(shè)計，能夠在狹小的空間內(nèi)準(zhǔn)確地安裝鋼支撐，提高安裝效率和精度。在某小斷面長距離引水隧洞的軟弱圍巖地段，采用了鋼支撐安裝臺車進(jìn)行鋼支撐的安裝。安裝臺車沿著隧洞軌道移動到指定位置，通過其自身的升降和旋轉(zhuǎn)裝置，將鋼支撐準(zhǔn)確地定位并安裝到預(yù)定位置，然后進(jìn)行固定和連接，確保鋼支撐能夠有效地發(fā)揮支護(hù)作用。3.3.2襯砌模板臺車的設(shè)計與使用襯砌模板臺車是小斷面長距離引水隧洞襯砌施工中的關(guān)鍵設(shè)備，其結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作原理直接影響著襯砌施工的質(zhì)量和效率。襯砌模板臺車主要由車架、模板系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分組成。車架是整個臺車的支撐結(jié)構(gòu)，采用高強(qiáng)度鋼材制作，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能夠承受模板和混凝土的重量以及施工過程中的各種荷載。模板系統(tǒng)由面板、肋板和支撐結(jié)構(gòu)組成，面板通常采用優(yōu)質(zhì)鋼板制作，表面光滑，能夠保證襯砌混凝土的外觀質(zhì)量；肋板和支撐結(jié)構(gòu)則用于增強(qiáng)模板的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，確保在混凝土澆筑過程中模板不會發(fā)生變形。行走系統(tǒng)一般采用軌道式或輪胎式，軌道式行走系統(tǒng)適用于隧洞底部鋪設(shè)軌道的情況，具有行走平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確的優(yōu)點；輪胎式行走系統(tǒng)則具有移動靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的特點，適用于施工場地較為復(fù)雜的情況。液壓系統(tǒng)是模板臺車的動力來源，通過液壓缸的伸縮來實現(xiàn)模板的開合、臺車的行走和定位等動作，具有操作方便、動作平穩(wěn)的優(yōu)點。電氣控制系統(tǒng)則用于控制液壓系統(tǒng)和其他設(shè)備的運(yùn)行，實現(xiàn)臺車的自動化操作。襯砌模板臺車的工作原理是通過液壓系統(tǒng)控制模板的開合，將模板準(zhǔn)確地定位在隧洞襯砌位置，然后進(jìn)行混凝土澆筑。在混凝土澆筑過程中，模板承受混凝土的側(cè)壓力和自重，通過車架傳遞到地面或軌道上。當(dāng)混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，通過液壓系統(tǒng)將模板收回，臺車移動到下一個襯砌位置，進(jìn)行下一輪襯砌施工。在小斷面長距離引水隧洞襯砌施工中，使用襯砌模板臺車時需要注意以下要點。在臺車就位前，要對隧洞底部的軌道進(jìn)行檢查和調(diào)整，確保軌道的平整度和垂直度符合要求，以保證臺車能夠平穩(wěn)地行走和準(zhǔn)確地定位。在模板安裝過程中，要嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行安裝，確保模板的拼接縫嚴(yán)密，防止漏漿。同時，要對模板進(jìn)行加固，確保在混凝土澆筑過程中模板不會發(fā)生變形。在混凝土澆筑過程中，要控制好澆筑速度和澆筑高度，避免混凝土對模板產(chǎn)生過大的沖擊力。同時，要加強(qiáng)對模板和臺車的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和處理模板變形、臺車位移等問題。在混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，要按照規(guī)定的順序和方法拆除模板，避免對襯砌混凝土造成損壞。在某小斷面長距離引水隧洞襯砌施工中，采用了自行設(shè)計制造的襯砌模板臺車。該臺車根據(jù)隧洞的斷面尺寸和施工要求進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、施工效率高等優(yōu)點。在施工過程中，嚴(yán)格按照上述使用要點進(jìn)行操作，順利完成了襯砌施工任務(wù)，襯砌混凝土的質(zhì)量和外觀均達(dá)到了設(shè)計要求。四、小斷面長距離引水隧洞施工關(guān)鍵技術(shù)4.1開挖技術(shù)4.1.1全斷面開挖法全斷面開挖法是按巷（隧）道設(shè)計開挖斷面，一次開挖到位的施工方法，其開挖方式主要有新奧地利全斷面開挖法、護(hù)板全斷面開挖法和掘進(jìn)機(jī)護(hù)板全斷面開挖法。在小斷面長距離引水隧洞施工中，全斷面開挖法具有獨特的施工流程。施工前，需進(jìn)行充分的施工準(zhǔn)備，包括超前地質(zhì)預(yù)報，通過地質(zhì)雷達(dá)、超前鉆探等技術(shù)手段，提前了解隧洞前方的地質(zhì)情況，為后續(xù)施工提供依據(jù)。測量放線環(huán)節(jié)至關(guān)重要，需根據(jù)設(shè)計圖紙，精確確定隧洞的中心線和開挖輪廓線，確保開挖位置的準(zhǔn)確性。鉆孔作業(yè)時，選用合適的鉆孔設(shè)備，如氣腿式鑿巖機(jī)或小型鉆孔臺車，按照設(shè)計的炮孔布置圖進(jìn)行鉆孔，炮孔的間距、深度和角度都需嚴(yán)格控制，以保證爆破效果。裝藥起爆階段，根據(jù)巖石的性質(zhì)和炮孔參數(shù)，合理選擇炸藥類型和裝藥量，采用毫秒延期雷管等起爆器材，實現(xiàn)微差爆破，以減少爆破震動對圍巖的影響。通風(fēng)排煙是保障施工人員安全和施工環(huán)境的重要環(huán)節(jié)。爆破后，立即啟動通風(fēng)設(shè)備，將新鮮空氣送入隧洞，排出有害氣體和粉塵，使洞內(nèi)空氣質(zhì)量符合安全標(biāo)準(zhǔn)。清危排險工作也不容忽視，在通風(fēng)完成后，安排專業(yè)人員對隧洞頂部和邊墻進(jìn)行檢查，清除松動的巖石和危石，確保施工人員的安全。出碴過程中，使用小型裝載機(jī)或扒渣機(jī)將石碴裝入運(yùn)輸設(shè)備，如礦車或小型自卸汽車，運(yùn)至洞外指定地點。初噴混凝土在出碴后及時進(jìn)行，利用噴射混凝土設(shè)備，將混凝土噴射到隧洞圍巖表面，形成一層臨時支護(hù)，防止圍巖風(fēng)化和坍塌。錨噴支護(hù)則是在初噴混凝土的基礎(chǔ)上，安裝錨桿，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，再次噴射混凝土，增強(qiáng)支護(hù)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，之后便可進(jìn)入下一循環(huán)施工。全斷面開挖法適用于圍巖穩(wěn)定性較好的Ⅰ、Ⅱ級圍巖，以及部分經(jīng)過加固處理的Ⅲ級圍巖。在這些地質(zhì)條件下，圍巖能夠在開挖后短時間內(nèi)保持穩(wěn)定，為全斷面開挖提供了條件。對于Ⅳ級硬巖地層，在采取超前錨桿、超前小管棚、超前預(yù)注漿等輔助施工措施加固后，也可采用全斷面法施工，但應(yīng)根據(jù)具體圍巖情況適當(dāng)縮短開挖進(jìn)尺。在某小斷面長距離引水隧洞工程中，隧洞穿越的部分地段為Ⅱ級圍巖，采用全斷面開挖法施工。施工過程中，通過精確的測量放線和合理的爆破參數(shù)設(shè)計，實現(xiàn)了高效、安全的開挖。每個循環(huán)的進(jìn)尺控制在3-4m，施工速度較快，且對圍巖的擾動較小，保證了圍巖的穩(wěn)定性。經(jīng)過監(jiān)測，隧洞的變形量在允許范圍內(nèi)，施工質(zhì)量得到了有效保障。全斷面開挖法在小斷面長距離引水隧洞施工中具有顯著的優(yōu)點。工序相對較少，各工序之間的相互干擾相對減少，便于施工組織和管理。由于全斷面開挖形成了較大的作業(yè)空間，有利于采用大型配套機(jī)械化作業(yè)，如使用大型鉆孔臺車、裝載機(jī)和運(yùn)輸車輛等，能夠提高施工速度，縮短施工周期。全斷面一次成型，對圍巖的擾動次數(shù)減少，有利于保持隧道圍巖的穩(wěn)定，降低了圍巖坍塌的風(fēng)險，同時也減少了超挖和欠挖的情況，節(jié)約了支護(hù)和襯砌的成本。全斷面開挖法也存在一些缺點。由于開挖面較大，在圍巖穩(wěn)定性較差的情況下，圍巖的穩(wěn)定性會降低，增加了施工安全風(fēng)險。每個循環(huán)的工作量較大，對施工設(shè)備和人員的要求較高，如果設(shè)備出現(xiàn)故障或人員操作不當(dāng)，可能會影響施工進(jìn)度。全斷面開挖法對地質(zhì)條件的要求較高，在地質(zhì)條件復(fù)雜多變的情況下，如遇到斷層、破碎帶等，難以保證施工的安全和質(zhì)量，需要采取額外的輔助施工措施，增加了施工成本和難度。4.1.2臺階法開挖臺階法開挖是將設(shè)計斷面分成上、下斷面（或上、中、下斷面）分次開挖成形的施工方法，在小斷面長距離引水隧洞施工中應(yīng)用廣泛。其施工步驟較為復(fù)雜，首先進(jìn)行測量放線，施工人員根據(jù)洞內(nèi)導(dǎo)線點、水準(zhǔn)點坐標(biāo)，在掌子面上精確確定隧道中心線和拱頂位置。沿中線從上向下，在直墻地段每隔1m、曲墻地段每隔0.5m向兩側(cè)垂直量出支距，至軌頂面高程位置，各支軌端點的連線即為斷面開挖輪廓線；若底部有仰拱，則從中線起向左右每隔0.5m由軌頂面高程向下量取開挖高度，連接底部各端點即得底部開挖輪廓線，為后續(xù)的開挖作業(yè)提供準(zhǔn)確的位置依據(jù)。對于Ⅴ級圍巖段的臺階開挖，由于圍巖穩(wěn)定性較差，需按設(shè)計要求采取管棚預(yù)支護(hù)、超前小導(dǎo)管注漿、超前錨桿等形式的超前支護(hù)措施。以管棚預(yù)支護(hù)為例，施工人員先在隧洞拱部周邊鉆孔，然后插入鋼管，并向管內(nèi)注入水泥漿或其他漿液，形成一個棚狀的支護(hù)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性，防止開挖過程中圍巖坍塌。超前小導(dǎo)管注漿則是通過向圍巖中插入小導(dǎo)管，注入漿液，填充圍巖空隙，提高圍巖的粘結(jié)力和強(qiáng)度。上臺階鉆眼裝藥爆破時，施工人員嚴(yán)格按照鉆爆設(shè)計布設(shè)炮眼，鉆孔過程中密切注意炮眼的位置、方向和深度，確保符合設(shè)計要求。裝藥前，用炮鉤及小直徑高壓水管將炮眼內(nèi)的泥漿、石屑沖洗干凈，檢查鉆孔有無塌孔，保證裝藥質(zhì)量。按照鉆爆順序無誤后，方可起爆。爆破后，及時設(shè)置通風(fēng)設(shè)備，采用機(jī)械通風(fēng)方式，沖淡、排出有害氣體和降低粉塵濃度，并進(jìn)行洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境監(jiān)測，待洞內(nèi)空氣質(zhì)量符合衛(wèi)生環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)后，施工人員方可進(jìn)洞施工。由經(jīng)驗豐富的找頂工將初噴不能穩(wěn)定的危石排除后，對開挖面進(jìn)行初噴混凝土，按照濕噴法施工，按設(shè)計要求或在必要時架設(shè)鋼拱架或格柵拱架，對圍巖進(jìn)行初步支護(hù)。采用挖掘機(jī)、裝載機(jī)、自卸汽車（無軌運(yùn)輸）或裝渣機(jī)、電瓶車或內(nèi)燃機(jī)車、礦車（有軌運(yùn)輸），將上臺階的石渣運(yùn)至指定棄渣場，棄渣場應(yīng)按設(shè)計要求做好防護(hù)，防止水土流失。按設(shè)計要求掛鋼筋網(wǎng)，安設(shè)錨桿，在量測指導(dǎo)下進(jìn)行復(fù)噴混凝土，保證噴射混凝土的復(fù)測適時有效，完成上臺階的初期支護(hù)。下臺階開挖操作步驟及方法與上臺階基本相同，但在施工過程中需注意與上臺階的協(xié)調(diào)配合。上臺階鋼架施工時，應(yīng)采取有效措施控制其下沉和變形，如下部墊設(shè)鋼板或澆筑混凝土基礎(chǔ)等。下臺階應(yīng)在臺階噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70％后開挖，以確保上臺階的穩(wěn)定性。若圍巖穩(wěn)定性較好，下臺階可以采取分段順序開挖；若圍巖穩(wěn)定性較差，則應(yīng)縮短下部掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺；若穩(wěn)定性更差，則可以左右錯開，或先拉中槽后挖邊幫，靈活調(diào)整施工方法，保障施工安全。合理劃分臺階高度和長度是臺階法開挖的關(guān)鍵。臺階長度必須綜合考慮多個因素，初期支護(hù)形成閉合斷面的時間要求，圍巖穩(wěn)定性越差，閉合時間要求越短，臺階長度應(yīng)相應(yīng)縮短；上半部斷面施工時開挖、支護(hù)、出渣等機(jī)械設(shè)備所需的空間大小的要求，要確保機(jī)械設(shè)備能夠在臺階上正常作業(yè)。一般來說，臺階長度不宜超過隧道開挖寬度的1.5倍，以一個垂直臺階開挖到底，保持平臺長2.5-3m較為合適，這樣易于掌握炮眼深度和減少翻渣工作量，裝渣機(jī)應(yīng)緊跟開挖面，減少扒渣距離以提高裝渣運(yùn)輸效率。臺階高度的確定則要考慮鉆孔設(shè)備的性能、施工人員的操作便利性以及圍巖的穩(wěn)定性等因素。對于小斷面長距離引水隧洞，上臺階高度一般控制在2-3m，下臺階高度根據(jù)隧洞剩余高度合理確定，以保證施工的安全和高效。在某小斷面長距離引水隧洞工程中，隧洞圍巖為Ⅲ-Ⅳ級，采用臺階法開挖。通過合理劃分臺階高度和長度，上臺階高度設(shè)置為2.5m，臺階長度控制在5m左右，施工過程中嚴(yán)格按照施工步驟進(jìn)行操作，有效地保證了施工安全和進(jìn)度，隧洞順利貫通，且施工質(zhì)量符合設(shè)計要求。4.1.3分部開挖法分部開挖法是將隧道斷面分割成多個部分，逐步進(jìn)行開挖的施工方法，其中CD法（中隔墻法）和CRD法（交叉中隔壁法）在復(fù)雜地質(zhì)條件下的小斷面長距離引水隧洞施工中應(yīng)用廣泛。CD法是以臺階法為基礎(chǔ)，將隧道斷面從中間分成左右部分，使上、下臺階左右各分成2或多部分，每一部分開挖并支護(hù)后形成獨立的閉合單元。施工時，先開挖隧道的一側(cè)，并施作中隔壁墻，中隔壁墻一般采用鋼支撐和噴射混凝土結(jié)構(gòu)，起到臨時支撐和分隔的作用。然后再開挖另一側(cè)，兩側(cè)交替進(jìn)行，每開挖一部均應(yīng)及時施作噴錨支護(hù)，包括噴射混凝土、安裝錨桿和鋼筋網(wǎng)等，安設(shè)鋼架，增強(qiáng)支護(hù)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，及時封閉成環(huán)，控制圍巖變形。在某小斷面長距離引水隧洞穿越軟弱圍巖地段時，采用CD法施工。施工過程中，嚴(yán)格按照CD法的施工步驟進(jìn)行操作，先開挖左側(cè)上臺階，及時施作中隔壁墻和初期支護(hù)，再開挖左側(cè)下臺階，然后開挖右側(cè)上臺階和下臺階。通過對圍巖變形的實時監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)圍巖變形得到了有效控制，保證了施工安全和工程質(zhì)量。CRD法是當(dāng)CD法仍不能保證圍巖穩(wěn)定和隧道施工安全要求時，在CD法的基礎(chǔ)上對各分部加設(shè)臨時仰拱，將原CD法先開挖中壁一側(cè)改為兩側(cè)交叉開挖、步步封閉成環(huán)而改進(jìn)發(fā)展的一種工法。施工時，先開挖隧道一側(cè)的一或二部分，施作部分中隔壁和橫隔板，橫隔板采用型鋼或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)支護(hù)體系的穩(wěn)定性。再開挖隧道另一側(cè)的一或二部分，完成橫隔板施工，然后再開挖最先施工一側(cè)的最后部分，并延長中隔壁，最后開挖剩余部分。每開挖一部均應(yīng)及時施作噴錨支護(hù)、安設(shè)鋼架、施工臨時仰拱，臨時仰拱采用型鋼或鋼筋混凝土制作，與中隔壁一起有效地支撐、傳遞圍巖荷載，減小隧道開挖的空間效應(yīng)，減小爆破對圍巖擾動，減小炸藥用量，有效控制大跨度、軟巖隧道開挖的變形，使施工安全更加可靠。在某小斷面長距離引水隧洞穿越Ⅳ-Ⅵ級圍巖淺埋地段時，采用CRD法施工。施工過程中，通過合理安排施工順序，嚴(yán)格控制每一步的開挖和支護(hù)質(zhì)量，及時施作臨時仰拱和中隔壁，有效地控制了圍巖的變形和沉降，確保了施工的順利進(jìn)行。在復(fù)雜地質(zhì)條件下，如軟弱圍巖、斷層破碎帶、淺埋地段等，CD法和CRD法具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。這兩種方法通過將大斷面隧道分割成多個小斷面進(jìn)行施工，減小了隧道開挖的跨度和空間效應(yīng)，降低了對圍巖的擾動，從而提高了施工的安全性。及時施作的初期支護(hù)、臨時仰拱和中隔壁能夠形成有效的承載結(jié)構(gòu)，共同支承山體壓力，有效地控制圍巖的變形和沉降，保證了隧道的穩(wěn)定性。在一些地質(zhì)條件極為復(fù)雜的小斷面長距離引水隧洞工程中，采用CD法或CRD法施工，成功地解決了施工難題，保障了工程的順利推進(jìn)，為類似工程提供了寶貴的經(jīng)驗。4.2支護(hù)技術(shù)4.2.1初期支護(hù)初期支護(hù)是小斷面長距離引水隧洞施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它能夠及時對開挖后的圍巖進(jìn)行加固，有效控制圍巖的變形和坍塌，為后續(xù)施工提供安全保障。在初期支護(hù)中，錨桿、噴射混凝土、鋼支撐等支護(hù)手段通常聯(lián)合使用，相互配合，以發(fā)揮最佳的支護(hù)效果。錨桿是初期支護(hù)的重要組成部分，其作用機(jī)制主要包括懸吊作用、組合梁作用和加固拱作用。懸吊作用是指錨桿將不穩(wěn)定的巖塊或巖層懸吊在穩(wěn)定的巖體上，防止其掉落；組合梁作用是通過錨桿的錨固力，將多層薄巖層組合成一個整體，提高巖層的抗彎能力；加固拱作用則是在錨桿的作用下，使圍巖內(nèi)部形成一個拱形的承載結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性。在實際施工中，根據(jù)圍巖的地質(zhì)條件和工程要求，選擇合適的錨桿類型和參數(shù)至關(guān)重要。對于軟弱圍巖，可選用全長粘結(jié)型錨桿，以提供較強(qiáng)的錨固力；對于節(jié)理裂隙發(fā)育的圍巖，可采用漲殼式錨桿，提高錨桿的錨固效果。錨桿的長度、間距和直徑等參數(shù)也需根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)計計算，以確保錨桿能夠有效地發(fā)揮支護(hù)作用。在某小斷面長距離引水隧洞施工中，針對Ⅳ級圍巖，采用了長度為3m、間距為1.2m的砂漿錨桿，通過現(xiàn)場監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)圍巖的變形得到了有效控制，證明了錨桿支護(hù)的有效性。噴射混凝土是初期支護(hù)的另一種重要手段，它能夠快速地在圍巖表面形成一層支護(hù)層，封閉圍巖，防止圍巖風(fēng)化和松動。噴射混凝土具有施工速度快、支護(hù)及時、與圍巖粘結(jié)緊密等優(yōu)點，能夠有效地提高圍巖的穩(wěn)定性。根據(jù)施工工藝的不同，噴射混凝土可分為干噴、潮噴和濕噴三種。干噴是將水泥、砂石等干料與水分別輸送，在噴頭處混合后噴射出去；潮噴是在干噴的基礎(chǔ)上，對干料進(jìn)行預(yù)先濕潤，以減少粉塵和回彈；濕噴則是將預(yù)先攪拌好的混凝土直接輸送到噴頭處進(jìn)行噴射。濕噴混凝土具有粉塵少、回彈率低、混凝土質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，逐漸成為噴射混凝土施工的主流方法。在某引水隧洞施工中，采用濕噴混凝土進(jìn)行初期支護(hù)，通過優(yōu)化混凝土配合比和噴射工藝，控制噴射壓力和噴射角度，使噴射混凝土的厚度和強(qiáng)度均達(dá)到了設(shè)計要求，有效地保護(hù)了圍巖的穩(wěn)定。鋼支撐在初期支護(hù)中主要用于自穩(wěn)時間短、初期變形大或?qū)Φ乇硐鲁亮坑袊?yán)格限制的地層。鋼支撐具有剛度大、承載能力強(qiáng)的特點，能夠迅速提供支護(hù)抗力，控制圍巖的變形。按照構(gòu)造的不同，鋼支撐可分為鋼拱架和鋼格柵兩類。鋼拱架一般采用型鋼彎制而成，常用的型鋼有工字鋼、H型鋼、U型鋼等；鋼格柵則是用鋼筋焊制而成，俗稱“花拱架”。與型鋼相比，鋼格柵具有重量小、安裝方便、加工容易、能與混凝土形成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系等優(yōu)點。在某小斷面長距離引水隧洞穿越軟弱圍巖地段時，采用了鋼格柵支撐，通過現(xiàn)場監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)鋼格柵支撐有效地控制了圍巖的變形，保證了施工安全。在小斷面長距離引水隧洞施工中，錨桿、噴射混凝土、鋼支撐等聯(lián)合支護(hù)體系能夠充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，共同支承山體壓力，提高圍巖的穩(wěn)定性。在軟弱、破碎圍巖隧道施工中，鋼支撐能夠迅速提供支護(hù)抗力，控制圍巖的變形；錨桿則深入圍巖內(nèi)部，加固圍巖，提高圍巖的自承能力；噴射混凝土封閉圍巖表面，防止圍巖風(fēng)化和松動。三者相互配合，形成了一個有機(jī)的整體，有效地保護(hù)并提高了圍巖的自身穩(wěn)定性。在某工程實踐中，通過采用鋼支撐、小導(dǎo)管、錨桿和噴射混凝土組成的聯(lián)合支護(hù)體系，成功地解決了軟弱圍巖隧道施工中的難題，保障了工程的順利進(jìn)行。4.2.2二次襯砌二次襯砌是小斷面長距離引水隧洞施工中的重要環(huán)節(jié)，它在初期支護(hù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增強(qiáng)了隧洞的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性，同時也起到了防水、防潮的作用，確保隧洞在長期運(yùn)行過程中的安全可靠。二次襯砌的施工時機(jī)選擇至關(guān)重要，它直接影響到襯砌的質(zhì)量和隧洞的穩(wěn)定性。一般來說，二次襯砌應(yīng)在圍巖和初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定后進(jìn)行。對于Ⅳ、Ⅴ級圍巖，二次襯砌應(yīng)在初期支護(hù)完成后盡早施作，以防止圍巖變形過大導(dǎo)致初期支護(hù)失效。在實際施工中，需要通過監(jiān)控量測來確定二次襯砌的施作時機(jī)。常用的監(jiān)控量測項目包括圍巖周邊位移、拱頂下沉、錨桿軸力等。當(dāng)圍巖周邊位移收斂速度小于0.1-0.2mm/d，拱頂下沉位移速度小于0.1mm/d時，可認(rèn)為圍巖已基本穩(wěn)定，此時可進(jìn)行二次襯砌施工。在某小斷面長距離引水隧洞施工中，通過對圍巖變形的實時監(jiān)測，嚴(yán)格按照監(jiān)控量測數(shù)據(jù)確定二次襯砌的施作時機(jī)，確保了二次襯砌的施工質(zhì)量和隧洞的穩(wěn)定性。襯砌混凝土的澆筑工藝直接影響到二次襯砌的質(zhì)量。在澆筑前，需要做好充分的準(zhǔn)備工作，包括檢查模板臺車的安裝精度、清理隧洞底部的雜物、濕潤圍巖表面等。模板臺車是襯砌混凝土澆筑的關(guān)鍵設(shè)備，其安裝精度和穩(wěn)定性對襯砌質(zhì)量至關(guān)重要。在安裝模板臺車時，要確保其中心線與隧洞中心線重合，模板表面平整光滑，拼接縫嚴(yán)密，防止漏漿。澆筑過程中，要控制好混凝土的坍落度和澆筑速度。坍落度應(yīng)根據(jù)混凝土的配合比和施工條件進(jìn)行調(diào)整，一般控制在160-200mm之間，以保證混凝土具有良好的流動性和和易性，便于澆筑和振搗。澆筑速度不宜過快，以免混凝土對模板產(chǎn)生過大的沖擊力，導(dǎo)致模板變形或位移。同時，要采用分層澆筑的方法，每層澆筑厚度不宜超過30cm，以確?；炷聊軌虺浞终駬v密實。在某引水隧洞襯砌混凝土澆筑過程中，嚴(yán)格控制混凝土的坍落度和澆筑速度，采用分層澆筑和插入式振搗器振搗的方法，使襯砌混凝土的密實度和外觀質(zhì)量均達(dá)到了設(shè)計要求。為了確保襯砌混凝土的質(zhì)量，還需要加強(qiáng)質(zhì)量控制要點。原材料的質(zhì)量控制是關(guān)鍵，要嚴(yán)格檢驗水泥、砂石、外加劑等原材料的質(zhì)量，確保其符合設(shè)計和規(guī)范要求。水泥應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定、強(qiáng)度等級符合要求的水泥；砂石的粒徑、含泥量等指標(biāo)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)；外加劑的種類和摻量應(yīng)根據(jù)混凝土的性能要求進(jìn)行合理選擇。在施工過程中，要加強(qiáng)對混凝土配合比的控制，根據(jù)現(xiàn)場實際情況及時調(diào)整配合比，確?；炷恋膹?qiáng)度、耐久性等性能滿足設(shè)計要求。要加強(qiáng)對澆筑過程的質(zhì)量監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)和處理澆筑過程中出現(xiàn)的問題，如漏漿、混凝土離析等。在襯砌混凝土澆筑完成后，要按照規(guī)范要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間一般不少于14天，以保證混凝土的強(qiáng)度正常增長。在某小斷面長距離引水隧洞二次襯砌施工中，通過加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制、嚴(yán)格控制混凝土配合比和澆筑過程質(zhì)量監(jiān)控，以及做好養(yǎng)護(hù)工作，使二次襯砌的質(zhì)量得到了有效保障，隧洞在投入使用后運(yùn)行狀況良好。4.3施工通風(fēng)與防塵技術(shù)4.3.1通風(fēng)方式與設(shè)備選擇在小斷面長距離引水隧洞施工中，通風(fēng)方式的選擇至關(guān)重要，它直接關(guān)系到施工人員的身體健康和施工進(jìn)度。壓入式通風(fēng)是將新鮮空氣通過通風(fēng)機(jī)和通風(fēng)管壓入隧洞掌子面，使洞內(nèi)的有害氣體和粉塵被壓向洞外排出。這種通風(fēng)方式的優(yōu)點是有效射程長，能夠迅速將新鮮空氣送達(dá)掌子面，通風(fēng)效果好，而且通風(fēng)設(shè)備布置相對簡單，成本較低。在一些長度較短、斷面較小的引水隧洞中，壓入式通風(fēng)能夠滿足施工通風(fēng)需求，為施工人員提供良好的作業(yè)環(huán)境。然而，壓入式通風(fēng)也存在一定的缺點，由于新鮮空氣是從洞外壓入，會將洞外的灰塵等雜質(zhì)帶入洞內(nèi)，且隨著隧洞長度的增加，通風(fēng)阻力增大，通風(fēng)效果會逐漸減弱。抽出式通風(fēng)則是通過通風(fēng)機(jī)將隧洞掌子面的有害氣體和粉塵抽出洞外，新鮮空氣從洞外自然流入洞內(nèi)。其優(yōu)點是能夠有效地排出洞內(nèi)的有害氣體和粉塵，保持洞內(nèi)空氣清潔，且不會將洞外的灰塵帶入洞內(nèi)。在一些對空氣質(zhì)量要求較高的施工區(qū)域，抽出式通風(fēng)能夠發(fā)揮其優(yōu)勢，確保施工人員的健康。抽出式通風(fēng)的有效吸程較短，對通風(fēng)設(shè)備的性能要求較高，而且通風(fēng)管需要布置在掌子面附近，安裝和維護(hù)相對困難?；旌鲜酵L(fēng)結(jié)合了壓入式通風(fēng)和抽出式通風(fēng)的優(yōu)點，在洞口附近采用壓入式通風(fēng)，將新鮮空氣壓入隧洞；在掌子面附近采用抽出式通風(fēng)，將有害氣體和粉塵抽出洞外。這種通風(fēng)方式能夠有效地提高通風(fēng)效果，適用于長距離、大斷面的引水隧洞施工。在某小斷面長距離引水隧洞工程中，采用混合式通風(fēng)方式，通過合理布置通風(fēng)設(shè)備和通風(fēng)管，確保了洞內(nèi)空氣質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，施工人員的工作環(huán)境得到了顯著改善，施工進(jìn)度也得到了有效保障。通風(fēng)設(shè)備的選擇需要綜合考慮隧洞的長度、斷面大小、施工方法等因素。對于小斷面長距離引水隧洞，應(yīng)選擇功率大、風(fēng)量大、風(fēng)壓高的通風(fēng)機(jī)，以克服通風(fēng)阻力，確保新鮮空氣能夠送達(dá)掌子面。軸流式通風(fēng)機(jī)具有風(fēng)量大、風(fēng)壓高、效率高的特點，在小斷面長距離引水隧洞施工中應(yīng)用廣泛。在選擇通風(fēng)機(jī)時，還需考慮其噪音、能耗等因素，選擇噪音低、能耗小的通風(fēng)機(jī)，以降低施工成本和對周圍環(huán)境的影響。通風(fēng)管的材質(zhì)和直徑也會影響通風(fēng)效果，應(yīng)選擇通風(fēng)阻力小、密封性好的通風(fēng)管，如PVC通風(fēng)管、玻璃鋼通風(fēng)管等。通風(fēng)管的直徑應(yīng)根據(jù)通風(fēng)量和通風(fēng)距離進(jìn)行合理選擇，以確保通風(fēng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。4.3.2防塵措施在小斷面長距離引水隧洞施工過程中，會產(chǎn)生大量的粉塵，如不采取有效的防塵措施，不僅會對施工人員的身體健康造成嚴(yán)重威脅，導(dǎo)致施工人員患上塵肺病等職業(yè)病，還會影響施工設(shè)備的正常運(yùn)行，降低設(shè)備使用壽命。因此，必須采取多種防塵措施，保障施工人員的健康和施工環(huán)境的安全。水幕降塵是一種常用的防塵措施，其原理是通過在隧洞頂部或側(cè)壁安裝水幕噴頭，將水霧化成微小的水滴，形成水幕。當(dāng)粉塵在空氣中飛揚(yáng)時，與水幕中的水滴接觸，被水滴吸附并沉降到地面，從而達(dá)到降塵的目的。在某引水隧洞施工中，在距離掌子面一定距離的位置安裝了水幕噴頭，水幕噴頭的間距和角度經(jīng)過精心設(shè)計，確保水幕能夠覆蓋整個隧洞斷面。在爆破和出碴等產(chǎn)生粉塵較多的作業(yè)過程中，開啟水幕降塵系統(tǒng)，有效地降低了隧洞內(nèi)的粉塵濃度。通過現(xiàn)場檢測，安裝水幕降塵系統(tǒng)后，隧洞內(nèi)的粉塵濃度降低了[X]%，為施工人員創(chuàng)造了相對良好的作業(yè)環(huán)境。噴霧降塵也是一種有效的防塵方法，它利用噴霧設(shè)備將水噴射成霧狀，與空氣中的粉塵顆粒結(jié)合，使其重量增加而沉降。噴霧降塵設(shè)備種類繁多，常見的有風(fēng)水噴霧器、電動噴霧器等。風(fēng)水噴霧器利用壓縮空氣和水的混合作用，將水霧化成極細(xì)的霧滴，噴射范圍廣，降塵效果好；電動噴霧器則以電力為動力，操作方便，適用于不同的施工場景。在某小斷面長距離引水隧洞施工中，在出碴設(shè)備和運(yùn)輸車輛行駛路線上設(shè)置了電動噴霧器，在出碴和運(yùn)輸過程中，定時開啟噴霧器，對產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行降塵處理。通過實際應(yīng)用，噴霧降塵有效地減少了運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的揚(yáng)塵，保障了施工人員的健康。通風(fēng)降塵是通過合理的通風(fēng)系統(tǒng)，將新鮮空氣送入隧洞，稀釋和排出洞內(nèi)的粉塵。在選擇通風(fēng)方式和設(shè)備時，充分考慮通風(fēng)降塵的需求，確保通風(fēng)系統(tǒng)能夠有效地降低粉塵濃度。在采用壓入式通風(fēng)時，適當(dāng)增加通風(fēng)量，將粉塵及時排出洞外；在采用混合式通風(fēng)時，合理調(diào)整壓入式通風(fēng)和抽出式通風(fēng)的比例，提高通風(fēng)降塵效果。在某引水隧洞施工中，通過優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，將通風(fēng)量提高了[X]%，并合理布置通風(fēng)管，使通風(fēng)更加均勻，隧洞內(nèi)的粉塵濃度得到了有效控制，施工環(huán)境得到了明顯改善。除了上述防塵措施外，還應(yīng)加強(qiáng)施工人員的個人防護(hù)。為施工人員配備符合國家標(biāo)準(zhǔn)的防塵口罩，確保施工人員在作業(yè)過程中正確佩戴，減少粉塵的吸入。定期對施工人員進(jìn)行體檢，及時發(fā)現(xiàn)和治療因粉塵污染導(dǎo)致的健康問題。在某小斷面長距離引水隧洞施工中，通過加強(qiáng)施工人員的個人防護(hù)和定期體檢，有效地保障了施工人員的身體健康，未出現(xiàn)因粉塵污染導(dǎo)致的嚴(yán)重健康問題。4.4施工排水技術(shù)4.4.1排水方案設(shè)計排水方案的設(shè)計是小斷面長距離引水隧洞施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到施工的安全和進(jìn)度。在設(shè)計排水方案時，需要綜合考慮隧洞的坡度、涌水量等多種因素，確保排水系統(tǒng)能夠高效、穩(wěn)定地運(yùn)行。對于坡度較小的隧洞，自流排水可能無法滿足要求，此時需要采用機(jī)械排水的方式。在隧洞內(nèi)設(shè)置集水井，利用排水泵將水抽出洞外。集水井的位置應(yīng)根據(jù)隧洞的地形和涌水情況合理確定，一般設(shè)置在涌水量較大或地勢較低的部位。排水泵的選型也至關(guān)重要，需要根據(jù)涌水量和排水揚(yáng)程等參數(shù)進(jìn)行選擇，確保排水泵能夠滿足排水需求。在某小斷面長距離引水隧洞施工中，隧洞坡度較小，涌水量較大，通過設(shè)置多個集水井，并選用揚(yáng)程為[X]m、流量為[X]m3/h的排水泵，有效地解決了排水問題，保證了施工的順利進(jìn)行。排水溝的設(shè)置是排水方案的重要組成部分。排水溝應(yīng)沿著隧洞的底部邊緣設(shè)置，其坡度應(yīng)與隧洞的坡度一致，以確保水能夠順利流入集水井。排水溝的尺寸應(yīng)根據(jù)涌水量進(jìn)行設(shè)計，一般來說，排水溝的寬度和深度應(yīng)滿足排水要求，同時要便于清理和維護(hù)。在一些涌水量較大的隧洞中，可能需要設(shè)置多條排水溝，以提高排水能力。在某引水隧洞施工中，根據(jù)涌水量的計算，設(shè)置了寬度為0.5m、深度為0.6m的排水溝，并在隧洞的兩側(cè)對稱布置，有效地排除了施工過程中產(chǎn)生的積水。排水設(shè)備的選型和布置也是排水方案設(shè)計的關(guān)鍵。除了排水泵和集水井外，還需要考慮其他排水設(shè)備的選擇，如排水管、排水閥門等。排水管的材質(zhì)應(yīng)具有良好的耐腐蝕性和抗壓性，以確保在長期使用過程中不會出現(xiàn)漏水等問題。排水閥門則用于控制排水的流量和方向，應(yīng)選擇質(zhì)量可靠、操作方便的閥門。在布置排水設(shè)備時，要確保設(shè)備之間的連接緊密，排水管道的走向合理，避免出現(xiàn)積水和堵塞的情況。在某小斷面長距離引水隧洞施工中，選用了耐腐蝕的PVC排水管，并合理布置了排水閥門，使排水系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，為施工創(chuàng)造了良好的條件。4.4.2涌水處理措施在小斷面長距離引水隧洞施工中，涌水是一個常見且棘手的問題，若處理不當(dāng)，將嚴(yán)重影響施工安全和進(jìn)度。因此，必須采取有效的涌水處理措施，確保施工的順利進(jìn)行。超前地質(zhì)預(yù)報是涌水處理的重要前置工作。通過地質(zhì)雷達(dá)、超前鉆探等技術(shù)手段，可以提前了解隧洞前方的地質(zhì)情況，包括地層結(jié)構(gòu)、巖石特性、地下水分布等信息，從而預(yù)測涌水的可能性和涌水量的大小。地質(zhì)雷達(dá)利用電磁波在地下介質(zhì)中的傳播特性，能夠快速、準(zhǔn)確地探測到地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，為涌水預(yù)測提供重要依據(jù)。超前鉆探則是直接獲取隧洞前方地質(zhì)樣本的有效方法，通過對鉆探樣本的分析，可以更加準(zhǔn)確地了解巖石的透水性和地下水的情況。在某小斷面長距離引水隧洞施工中，采用地質(zhì)雷達(dá)和超前鉆探相結(jié)合的方法進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報。在施工前，對隧洞沿線進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)雷達(dá)探測，發(fā)現(xiàn)了一處可能存在涌水的區(qū)域。隨后，通過超前鉆探進(jìn)一步驗證，確定了該區(qū)域的巖石破碎，地下水豐富，涌水風(fēng)險較高。根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報的結(jié)果，施工單位提前制定了涌水處理方案，為后續(xù)施工提供了保障。注漿堵水是處理涌水的重要措施之一。當(dāng)超前地質(zhì)預(yù)報發(fā)現(xiàn)涌水風(fēng)險后，可采用注漿堵水的方法，在隧洞開挖前方形成止水帷幕，減少涌水量。注漿材料的選擇至關(guān)重要，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和涌水情況進(jìn)行合理選擇。常見的注漿材料有水泥漿、水玻璃漿、化學(xué)漿液等。水泥漿具有成本低、結(jié)石強(qiáng)度高的優(yōu)點，適用于一般的涌水地層；水玻璃漿則具有凝膠時間短、可灌性好的特點，適用于處理涌水速度較快的地層；化學(xué)漿液的種類繁多，具有不同的性能特點，可根據(jù)具體情況選用。在某引水隧洞施工中，遇到了一處涌水量較大的地段，采用了水泥-水玻璃雙液漿進(jìn)行注漿堵水。通過在隧洞開挖前方布置注漿孔，將水泥-水玻璃雙液漿注入地層，形成了有效的止水帷幕，涌水量明顯減少，保證了施工的安全和進(jìn)度。除了超前地質(zhì)預(yù)報和注漿堵水外，還可以采取其他輔助措施來處理涌水。在涌水部位設(shè)置排水孔，將涌水引至排水溝或集水井，減少涌水對施工的影響；加強(qiáng)支護(hù)，提高圍巖的穩(wěn)定性，防止涌水導(dǎo)致圍巖坍塌。在某小斷面長距離引水隧洞施工中，在涌水部位設(shè)置了排水孔，并采用了鋼支撐和噴射混凝土相結(jié)合的支護(hù)方式，有效地控制了涌水和圍巖變形，確保了施工的順利進(jìn)行。五、小斷面長距離引水隧洞