導流洞是水利工程中的前期工程。導流洞的順利開挖施工和竣工將影響水利工程后期的截流、壩基施工進度，甚至可能影響整個水利工程的進度和投資效益。
水利工程導流洞洞口巖石普遍比較破碎、整體性差。如果施工工藝選擇不當，就會導致洞口巖石開挖安全性降低、施工措施跟不上，容易出現(xiàn)塌方。這樣既影響了工期，又增加了造價，甚至還有可能造成人員傷亡、設備的損壞，后果相當嚴重。為了避免造成以上的嚴重后果，我們就會選用一種安全性較高的施工工藝，即管棚法施工工藝。
一、導流洞實例及地質(zhì)條件
以四川省涼山州西昌市官邸水電站左岸導流洞為實例，該導流洞洞身及出口段尺寸均為21m×16m，進口漸變段最大尺寸為22m×19m，最小尺寸為21m×16m。導流洞進、出口段30m范圍內(nèi)，巖性等級都較差，多是砂巖，有許多裂縫、破碎、整體性較差(可通過地質(zhì)小導洞勘探分析)，若開挖施工工藝選擇不當，極易出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，產(chǎn)生機械設備損失、人員傷亡、增加工程造價等嚴重后果。
二、導流洞進口漸變段開挖難易程度分析
第一，該導流洞進、出口長度30m范圍內(nèi)巖性等級都較低，砂巖、破碎、裂縫多、整體性差。第二，該洞身段及出口段開挖尺寸均為21m×16m，進口漸變段最大開挖尺寸為22m×19m，最小尺寸為21m×16m。從開挖尺寸的數(shù)據(jù)來分析，導流洞進口漸變段開挖難度最大，其尺寸最大處頂拱弧拱的高度為3m，而跨度達到了19m，頂拱的開挖弧度很小，產(chǎn)生的拱力很小，極易出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，如圖1所示：它的開挖難度在國際上都是排在前列的，其對施工工藝技術的考驗也很大，除了要加強支護措施外，還要選擇安全性非常高的施工工藝。這樣對整個導流洞進口漸變段的施工質(zhì)量和進度才有保障。
三、管棚法施工工藝分析
管棚法施工工藝是安全性非常高的開挖施工工藝。我們以導流洞進口漸變段為例進行講解。(一)導流洞頂拱弧拱開挖、支護施工工藝。把外直徑100mm、壁厚4.5mm、長度30m、周圍布置梅花行小孔(大小15mm左右，間排距為150mm)的鋼管插入先用鉆機造好的孔內(nèi)(導流洞頂拱開挖弧拱線外側(cè)范圍造一排孔，孔的間距為800mm，大小為120mm，長度為30m)，如圖一所示，鋼管的間距為800mm，在導流洞頂拱外側(cè)弧拱線范圍內(nèi)布置一排，待鋼管全部安裝到位后，用水泥漿進行灌漿(灌漿由稀到濃，水灰比為4:1、3:1、2:1、1:1、0.5:1五個等級)，水泥漿通過鋼管上的梅花行小孔滲入到破碎巖石的裂隙中，水泥漿發(fā)生水化反應硬化后，將破碎的巖石連接為一個整體，這樣就提高了開挖的安全性。先進行導流洞進口漸變段頂拱第一層開挖、支護，以二米一段為開挖進程，在開挖的頂拱弧拱范圍，有了管棚作為支撐，所開挖部位在短時間內(nèi)不會出現(xiàn)塌方，2m一段的進程頂拱巖石部分完全開挖完成后，立即進行初襯工字鋼(間距800mm)的襯砌施工，每榀工字鋼與鋼管的交叉接觸點必須采用焊接技術連接牢固，每榀工字鋼必須采用鎖口錨桿(間距500mm)牢牢地鎖緊在巖石上，每榀工字鋼之間內(nèi)側(cè)再采用鋼筋網(wǎng)連接，噴混凝土防止細小巖石掉落傷人。
第一段初襯完工后，繼續(xù)進行第二段二米一段進程的巖石開挖，開挖完成后，第二段就懸空了，沒有做初襯，在短時間內(nèi)并沒有塌方的危險，因為懸空段的兩端，一端是第一段的初襯工字鋼管棚架作為支撐，安全性很高，另一端是還沒有開挖的巖石洞體作為支撐，安全性也很高，雖然第二段位于中間懸空段，但是有了管棚鋼管(間距800mm)作為頂上支撐架體，沒有大塌方的危險，安全保障很高。為了把危險降低到最低，第二段懸空部分開挖完成后還是要立即做好初襯支護，這樣循環(huán)地進行巖石開挖、初襯支護掘進，既保證了導流洞工程施工的安全性，又保證了工期。(二)導流洞進口漸變段階梯型下挖、初襯支護施工。待進口30米長巖石破碎的漸變段弧拱開挖、初襯支護完成后，就能進行導流洞進口漸變段的下挖施工。由于進口漸變段巖石破碎，下挖施工容易出現(xiàn)邊墻崩塌的危險，我們?nèi)匀徊扇?ldquo;穩(wěn)中求進”的原則，下挖施工仍然不能冒進，縱向以二米一段為開挖進程，垂直方向開挖高度為5米，不能一次性開挖到底，橫向以兩邊墻向中間方向開挖進行，邊墻下挖完成一段，就立即進行邊墻的工字鋼初襯支護穩(wěn)定施工，防止空置過長，出現(xiàn)邊墻崩塌的危險，并且針對特別不利的部位，還應該打入九米長的錨筋樁(用鉆機鉆孔，成孔后放入用三根直徑32mm制作的錨筋樁，用水泥漿進行灌漿，水灰比為2:1、1:1、0.5:1)加強支護措施，鎖住導流洞邊墻(為防止?jié)B水壓力，還要做排水孔)。第二層開挖、初襯支護完成后，才能繼續(xù)下挖第三層。為保護導流洞底板巖石完整性，底部應留500mm保護層不能開挖到底，待進行底板鋼筋施工臨近前才能開挖到底。3.遵照規(guī)范、科學檢測：在導流洞進口漸變段初襯支護過程中，為了進一步提高導流洞進口漸變段開挖、支護的安全性，將安全事故發(fā)生率降到更低，我們需要均勻布置應力變形檢測點，要做到科學檢測、勤檢測，采集數(shù)據(jù)并保存完整，若發(fā)現(xiàn)不正常的巖石變形應力數(shù)據(jù)，必須立即采取科學的應對措施，做到不給安全留隱患。
四、管棚法施工工藝與其他施工工藝的比較
管棚法施工工藝相比其他施工工藝有明顯優(yōu)勢。(一)超前錨桿施工工藝。這種工藝的難度主要在于超前錨桿要斜向上30°～45°，鉆孔難度很大，成孔后插入錨桿，灌入水泥漿。由于灌漿是傾斜向上的，水泥漿會向下流動，對破碎巖石縫隙的粘結(jié)很差，巖石整體的穩(wěn)定性較差，灌漿效果很難滿足開挖技術工藝的要求，在開挖過程中容易出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，既延誤了工期，又會造成比較重大的設備損失和人員傷亡。(二)小范圍巖石開挖施工工藝。這種工藝是在沒有超前支護的情況下開挖的，只能采取小范圍開挖，小范圍支護，不能大范圍大藥量放炮，施工進度緩慢。由于初期襯砌是采取小范圍支護，小范圍支護襯砌之間的銜接工藝難度大，其初襯支護的整體性效果較差，存在較大塌方的可能性，安全隱患較大。
五、結(jié)束語
管棚法施工工藝實用范圍較廣，特別是對巖性較差的隧道進出口，其安全性極高。從隧道工程的實踐中，我們要堅持“穩(wěn)中求進”的原則，即隧道工程施工過程中無較大質(zhì)量、安全事故發(fā)生，就是隧道工程施工的上上策。