摘要：文章结合施工阶段的开挖和支护设计，并对各种情况下的洞室衬砌进行了分析和研究，为隧道衬砌和加固提供了科学的依据。实践证明，该隧道的设计方案是安全、可靠、施工可行、经济合理的。

关键词：水利工程;引水隧洞;支护结构;优化

1工程简介

小浪底南岸灌区6标段2个隧洞，分别是1#和2#隧洞，全长2278.40m，1#隧洞在0+000.00～1+407.70处，长1407.7m，2#隧洞的桩号为7+757.0～8+627.7，长870.7m。隧道均为马蹄形，隧道设计的纵向斜率为1：2000，隧道的衬砌厚度为30cm，采用C30混凝土。1#隧道净宽2.1米，净高2.1米，设计水深1.05米;2#隧道净高1.8米，设计水深0.71m。隧洞工程的主要工作内容有：土方开挖，土方开挖，一次支护，隧道衬砌，隧洞注浆。

2 水利工程引水隧洞支护结构分析

2.1钢拱架

根据工程设计图纸及技术规范，对1#隧道的钢拱进行了加工，1#隧道用工字钢20b，2#隧道用14b槽钢。在隧道施工过程中，必须在施工现场安装可以随时使用的钢拱架和附属设施，并将其保护起来，以防止雨水淋湿并妥善保存。

工字钢拱架的安装，采用冷弯机进行冷弯加工，钢拱架按照设计图纸在加工厂进行分段下料焊接，两端各焊1cm。在生产过程中，确保每个节段的曲线和大小都符合设计要求，并在加工后进行试拼检验，由10吨货车运送至工地。在第一次喷射混凝土后进行孔内的安装，并与定位钢筋进行牢固的焊接[1]。然后在现场根据设计的地点进行定位。首先对隧洞中线进行测量，确定其高度，然后对其进行纵向测量，并对其进行测量，并使其与隧洞中线保持一定的水平。然后送到工地的单元钢拱架进行分段堆码，在安装之前要进行截面尺寸检验，对未开挖的空隙部位及时进行处理，确保钢拱架的安装正确，在拱脚或墙脚之前，清除垫板下面的松渣，把钢拱架放回原状土壤中，在薄弱部位，采取钢板或槽钢等措施。在第一次喷射混凝土后，采用钢拱架，将其放置在稳定的地层中。在安装时，应准备好风镐，并及时排除个别凸起的部分，以确保钢拱架的位置和受力的可靠性。钢拱架与封闭混凝土紧密结合，安设时，在钢拱架与第一喷水混凝土面间存在较大空隙时，采用混凝土块焊紧，钢拱架连续设置不少于2个，钢拱架间以φ20纵向钢筋连接为一体。当拱脚高度不足时，应安装钢板。钢拱与钢拱之间用钢丝网作挡板，并与钢拱紧密相连，以防落块。在圆孔周围，钢拱架的外形偏差应小于±3厘米，而平面上的弯曲不应超过±2厘米。在开挖完毕后，应按照设计位置进行施工，其位置误差应在5mm以内，钢拱架与水平方向垂直，且角度误差不超过2度。分层开挖钢拱架的落脚接长应视围岩情况在隧道两侧交叉进行，如果需要马上成环，应在两侧同时进行，每段长度为1m。在使用M16螺栓的情况下，在不能进行螺栓连接的情况下，可以通过焊接来实现。在钢拱架安装完毕后，立即挂网，分层喷浆，喷钢拱架，再喷钢拱架与钢拱架间的混凝土，直到达到设计厚度为止，在钢拱架与喷护表面间进行浇筑。钢拱架的施工过程为：预热（钢拱架、钢筋）、截面检验、测量、定位、支架就位、锚固、安装钢筋、钢拱架、喷水、完成。

2.2钢筋网片

钢筋网在钢筋加工厂内统一焊接，按照设计的网孔间距，制作成左右各0.8米左右的网片，也可根据实际情况制作，点焊节点不小于20%，其他用铅线固定。钢筋网片采用20*20厘米的φ6钢丝网。点焊后，将其与锚杆头部或钢架连接，网片之间的搭接长度不得少于35d（d为钢筋的直径），且不得少于1根网孔的长度[2]。

2.3引水隧洞混凝土喷射支护技术

在进行混凝土喷射补强时，因隧道岩体表面会产生大量的碎石等杂物，导致其加固效果不佳。因此，在进行喷浆前，必须先对其进行有效的清洗，然后再用高压水清洗，但是，由于岩石类型的差异，对于遇到水后稳定程度下降、易淤泥的岩体，不宜采取这种方法，而应该考虑采用气压风法。同时，还应对隧道的防水性能进行检测，在有渗漏问题的地方增设排水管，以保证隧道的稳定。在混凝土喷射料配制时，先将钢筋网与已完工的锚杆相连，然后进行喷水阶段的施工，喷浆时尽量提高喷头表面的光滑、完整性，保证在施工期间，保证原材料充足，设备能正常工作。

3 水利工程引水隧洞支护结构优化

3.1地质条件差地段的围岩支护优化

在隧道开挖中，存在着大量的地质问题和无法预测的问题，若不及时采取措施，不仅会影响隧道的开挖进度和施工质量，而且可能导致隧道围岩的稳定性和施工安全，因此，必须认真研究地质资料，加强监测，采取超前勘探，超前支护，短进尺，多循环，勤量测，及时支护，保证隧道围岩的稳定性和施工的安全。

3.2破碎带及地下水影响的洞段围岩优化

（1）在爆破区地质条件较差的情况下，在围岩开挖后，极易导致洞口顶板、边墙坍塌、掉块、冒顶，必须在施工过程中采取超前支护措施，并及时进行前期支护和永久衬砌。常用的支护方法有喷锚支护、提前小管、管棚超前等。

（2）锚杆喷水

喷锚支护要紧靠工作面，并及时对岩体进行围岩封闭，以避免岩体进一步的风化和崩塌。

（3）灌浆预支护

对于V类受地下水的影响，以及破碎带、节理发育等围岩部位，采取小导管注浆超前支护，以确保隧道开挖后围岩的稳定性。

3.3渗透治理优化

首先采用“降、堵、截、引、排”的方法对渗漏进行治理，然后采用弱渗透材料进行充填或注浆，注浆时，针对不同的地质条件，采用不同的注浆措施。如果需要，可以使用小型管道灌浆。

3.4滑坡治理优化

滑坡防治工作是保证隧道工程质量和安全的首要任务，开挖支护等工作应重视防治滑坡。首先，要严格按照设计规范、设计规范，针对不同的地质条件，因地制宜地制订相应的施工计划。施工后要及时找顶，早喷锚，强支护，宁早不迟，宁强不强。勤检查，勤测，如发现围岩出现异常，应立即采取有效的措施，并及时进行处置。崩塌之前的迹象是这样的：（1）测量资料所反映的围岩变形速率或值超出了容许值。（2）喷射混凝土会出现纵向裂缝或裂缝。（3）不同类型的崩塌及相应的处置办法

3.4.1局部坍塌

局部坍塌多见于隧道开挖，也可见于边墙。洞室开挖后，由于不稳定结构的摩擦作用，使其滑入洞中，造成了滑坡，这种滑坡的范围很小，通常在0.5-2.5米之间。针对此类滑坡，采取局部锚固+喷射混凝土的方式，对其进行加固处理。喷淋的混凝土厚度一般为15-20厘米。

3.4.2拱顶坍塌

拱型塌陷分为两种类型：一种是在坑跨区域，只出现在中导洞的顶部，另一种是扩展的拱型坍塌，其中还包含了侧墙坍塌。这种崩塌的范围很大，从4米到20米不等，要防止这样的塌方，首先要打好锚杆，再用网孔喷水泥，如果需要，可以用钢制支架。

结语

为提高引水隧洞的稳定性，本文介绍了引水隧洞的开挖支护技术，并对有关技术进行了深入的分析与研究，并对相关的工作流程、施工工艺进行了细致的监测与选择，以确保较好地满足相关施工技术要求，实现隧道引水，从而为相关工程建设提供一定帮助。

参考文献

[1] 李涛，欧晓东. 基于敏感性分析的炭质板岩引水隧洞支护结构优化研究[J]. 建材发展导向（上），2021，19（7）：222-225.

[2] 许韬，戚绍礼，胡天明，等. 考虑初期支护作用的引水隧洞衬砌结构配筋计算[J]. 水力发电，2021，47（1）：63-67.