浅谈中小型水工隧洞设计与施工优化

摘 要：在中小型水利工程中隧洞设计占据着重要地位，是水利工程质量的根本保证。隧洞设计中，进出口设计应该保证设计的合理性，坚持早进晚出，另外，还要尽可能的减少维修，保证工程质量。本文主要针对中小型水工隧洞设计与施工优化进行分析，并且依据实际情况提出了一些见解，希望能够推动中小型水利工程的建设。

关键词：水利工程 水工隧洞 复合式支护衬砌 施工优化

水利工程的建设能够有效缓解我国现阶段的能源紧张的局面，同时，还能提高水力资源的利用效率。在实际的中小型水利工程建设中，隧洞的设计以及施工具有重要意义，对于工程的质量具有直接影响。隧洞结构设计过程中，应该坚持以堵为主，限排为辅的原则，加强对施工现场的地质勘察工作。另外，还要对相关的施工工艺进行优化，制定合理的施工方案，保证施工的顺利开展，才能提高施工质量。本文主要以小型水库输水隧洞的设计为例进行分析。

1.工程概况

本文以某水库为例；该水库距市区45k m，聚集雨水的面积为1.23km2，并且道路畅通，主河流的长度为1.65k m，年平均降雨量为1811mm，年径流量为156万立方米。该地区属于山区地形，植被覆盖就好，岩石较少，水土覆盖较好，汛期为5-9月，年轻平均气温为22.3℃，最高气温我38.5℃。设计水位为82.36m，正常蓄水水位为82.4m。兴利水库容量为126万立方米，总库容为164万立方米，死库容为79.5万立方米。

2.输水涵洞的设计

2.1全新输水涵洞设计

该水库新建的输水涵洞位置坝体右侧，进口处的底板高度我75.36m，长度为85.364m，底坡比降为0.003645，出口处的底板高度为75.62m，所设计的灌溉面积为135.67hm2，设计灌溉的流量为0.5立方米/s，城门洞段的隧洞设计水深度为0.35m。水库放水塔上游引水渠道，其长度为8.6m，涵洞长度为14.5m，隧洞的过水断面为1.3×1.9m，隧洞顶端的和隧洞两边的墙壁厚度为0.3m。施工中采用c25钢筋混凝土进行衬砌；隧洞底部的厚度为0.4m，同样采用c25钢筋混凝土进行衬砌，气候度为0.3m。放水塔下游长度为3.5m的渐变段以及城门长度，其长度为63.75m，隧洞壁的厚度为0.4m。另一方面，隧洞顶部的纵轴线方向，工作人员应该及时设置45°的三孔夹角，其间距为3m；隧洞横断面的四周应该设置相应的固结灌浆孔，其应该深入到岩层内部0.7m，然后才能开始固结灌浆，期材料为混凝土浆，压力应该控制在110-160kPa。

2.2过流能力复核

该水库新建的隧洞为无压隧洞，工作人员应该对过流量进行计算，具体的计算公式如下：

在上述公式中，Q代表流量，单位：立方米/s；C代表谢才系数；A代表过水面积，R代表水力半径，n代表糙率。施工过程中，工作人员应该进行精确计算，保证其能够满足施工要求。

2.3隧洞衬砌设计

隧洞施工过程中，应该满足《水工隧洞设计规范》（SL279―2002）中的规范要求，积极采取支护对隧洞围岩进行加固，根据具体的稳定状况，可以近围岩压力不算或者少算。此工程中，隧洞围岩为V类，设计施工开挖以后，工作人员应该立即采用c25钢筋混凝土进行喷射加固，其厚度为10cm左右，所以，可以任务此次施工中围岩已经稳定，不用对其进行考虑。此次设计过程中，设计工作人员通过3次计算，达到各点设定抗力条件和法向位移一致。隧洞的进口处采用浆砌石翼墙，宽度为3.5m，同时，还要在墙末端设置相应的拦污栅。

另外，放水塔内半径为2.4m，外半径为2 .7m，放水塔的同时还设置检修和工作闸门，闸门的规格为；1.3m×1.8m，栏污栅检修平台的高度为81.20m，闸门检修平台为80.61m，启闭机工作平台高度为83.7m，满足实际的设计规范。设计完成以后，工作人员应该积极的对设计进行审核，以及工程的状况度对容易出现问题的地方进行审核，才能保证设计的合理性，提高工程的施工质量。

3.中小型隧洞施工方案优化分析

一般来说，中小型隧洞施工方案优化工作主要包括以下几点。

3.1工程支洞优化

在优化中，其主要目的就是为了缩短工期，提高通风、排烟、排渣的工作效率，同时，还能避免施工对于一些重要的建筑物造成一定的影响。工程中，支洞的不合理设置容易导致施工成本增加，同时，还会受到地形地形的限制不能保证经济效益。所以，在实际的施工中，此种方式虽然能够缩短工期，但是对于经济具有一定的影响，相关的工作人员应该依据实际情况进行综合考虑，然后再决定。

3.2开挖施机械化

在施工中，机械化选择对于施工进度具有直接的影响，因此，相关工作人员应该从实际出发，选择较为合适的开挖、钻孔设备。中小型隧洞施工中，虽然的多臂钻钻孔快施工速度较快，风钻施工较慢，但是由于隧洞的实际状况，导致多臂钻作用较小，风钻可以施工中所占用的空间较小，可以采用先挖洞后施工的方式，增加风钻的使用数量，能够有效的提高钻孔和的施工效率。在隧洞施工中，出渣方式的合理性对于施工进度也具有一定的影响，所以，工作人员应该依据实际施工状况选择合适的运输方式，采用前装后卸式单斗装岩机和斗车进行配合完成出渣工作。

3.3施工辅助设施的优化

施工中，相应的辅助设备施工也具有一定的影响，例如：通风、排烟、供电、供水等，相关工作人员应该依据实际状采取相应的措施，保证施工的顺利进行。隧洞的通风以及排烟：工作过程中采用混合式分散供风能够到达良好的通风效果，同时，还可以采用挂帘隔烟等方式，加强除尘效果。供电：中小型水利隧洞施工中，供电工作难度较大，主要是线损较大，因此，相关的工作人员应该采用电阻较小的铜芯电缆，能够有效的降低线线损；供水以及排水：施工中，中小型隧洞断面较小，不能对其进行有效利用；所用，相应的排数以及供水设备应该进集中设置在隧洞的一边，同时，还要对集水坑进行分散设置，采用阶梯形式进行逐级排数。

3.4爆破循环优化

隧洞施工中，爆破施工在所难免，相关工作人员应该依据状况，对爆破的参数进行调整，保证爆破的效果。进尺是爆破工作中重要的数据，相关工作人员还要对其进行考虑，保证进尺的最佳循环状态。

4.总结

综上所述，积极加强小型水工隧洞设计与施工优化具有重要意义，不仅能够提高施工效率，保证了工程质量，还能保证工程经济效益最大化。施工中，相关工作人员应该实际情况，保证设计的合理性；另外，还要对相关的施工进行优化，保证各项的工作的顺利开展，推动中小型水利工程的发展。

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