大朝山水電站長尾水隧洞施工

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簡介： 由中國水利水電第十四工程局承建的大朝山水電站長尾水隧洞工程，開挖設(shè)備先進，施工措施合理，上層開挖順利通過了那戈河底，開挖質(zhì)量達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，混凝土拌和樓實行微機控制，直徑15 m的圓形洞室采用針梁鋼模和鋼模臺車兩次澆筑成形，為爭創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程打下了堅實的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵字：尾水隧洞　隧洞開挖 隧洞襯砌 錨噴支護 施工方法 大朝山水電站

1　尾水隧洞工程概況

　　大朝山水電站的2條長尾水隧洞平行布置在瀾滄江右岸，主洞長分別為1 152 m和1 101 m，襯砌后內(nèi)徑15 m，4條岔支洞長分別為211、191、146、131 m，總長約2 932 m。2條主洞中心距76.5 m，開挖直徑Ⅲ類圍巖為16.3 m，襯砌厚度為50 cm。施工支洞為8.2 m×6.9 m門洞形，總長873 m。尾水隧洞石方洞挖約59.6萬m3，井挖1.8萬m3，尾水出口邊坡及明渠土石方明挖約16萬m3，施工支洞石方洞挖約4.9萬m3，主體工程混凝土總量約12萬m3，噴混凝土約1.8萬m3。

　　大朝山尾水隧洞工程區(qū)巖性主要為玄武巖，廣泛夾薄層凝灰?guī)r及玄武質(zhì)火山角礫熔巖。洞區(qū)內(nèi)，按巴頓圍巖分類為Ⅱ～Ⅳ類。特別是尾水岔支洞至出口明渠段，全部為Ⅳ類圍巖，且覆蓋層薄，巖石破碎，結(jié)構(gòu)松散，強度低，整體穩(wěn)定性差，現(xiàn)已查明有Ⅲ級結(jié)構(gòu)面15條。施工難度大，是C2工程標的難點、重點所在。

2　施工布置

　　2.1　渣場

　　尾水隧洞工程石方洞挖約66萬m3，洞渣的10%直接供C2標粗碎車間加工砂石骨料，其余90%運至C2標存渣場堆放，約16萬m3的明挖土石方及部分含凝灰?guī)r夾層的不合格洞渣運至16號公路末端棄渣場。

　　2.2 回車場

　　洞內(nèi)臨時施工場地布置，施工支洞按每隔150 m左右布置1個回車場，施工支洞內(nèi)共布置2個回車場，3個變壓器室。

　　2.3 通風散煙

　　在前期施工支洞及部分主洞開挖支護施工階段，在支洞口布置1臺2×55 kW軸流通風機，接? 1 000風管，向洞內(nèi)正壓通風，當主洞上層開挖到達通風豎井位置時，分別在1、2號尾水隧洞內(nèi)各鉆2個直徑1.4 m通風豎井，并在井口設(shè)置2×55 kW軸流風機用于洞內(nèi)機械抽風。出口段改善通風條件的辦法是盡早使閘門井與尾水支洞貫通。

3　開挖與錨噴支護

　　3.1 閘門井邊坡及出口明渠邊坡

　　尾水閘門井平臺以上邊坡開挖高度約60 m(高程842.5～902 m)，土石方明挖約6.7萬m3，按自上而下的施工順序，采用從下游842 m高程開挖施工便道，履帶設(shè)備進入施工區(qū)的開挖方法。882.5 m高程以上邊坡大部分為土方，將用PC300反鏟配合D85推土機開挖，人工削坡，局部手風鉆造孔爆破。882.5～842.5 m高程采用手風鉆配合古河履帶鉆造孔，非電毫秒雷管梯段爆破，周邊預(yù)裂，預(yù)裂孔間距0.7 m，孔徑?65 mm，石方開挖炸藥單耗0.40 kg／m3。局部地段由于地質(zhì)條件差，強風化覆蓋層進行了人工削坡，配正鏟及川畸裝載機配15 t自卸汽車運渣。尾水出口明渠812 m高程以上開挖與閘門井842.5～882.5 m高程邊坡開挖方法基本相同。

　　邊坡噴混凝土系統(tǒng)布置在現(xiàn)場，采用水泥裹砂半濕噴法施噴，噴射機使用HZPU-5B型，862.5 m高程以上采用人工搬運水泥、砂子、瓜米石，現(xiàn)場拌和施噴，孔深4 m以內(nèi)錨桿及排水孔使用手風鉆造孔，孔深大于4 m的采用QZJ-100B宣化鉆造孔，835～820 m高程采用古河履帶鉆造孔，錨桿使用UH 4.8B注漿機注漿，人工安插錨桿。

　　3.2 尾水出口明渠水下開挖

　　尾水出口明渠水下開挖深達17 m(高程812～795 m)，首先在812 m高程使用古河履帶鉆造孔，非電毫秒雷管梯段爆破，并在距混凝土圍堰外邊線1.5 m處預(yù)裂，打防震孔，爆破后，使用PC650長臂反鏟抓渣，裝15 t自卸車運至棄渣場。在2001年導流洞下閘封堵、水庫蓄水斷流的約6 d時間里，配備足夠的推裝、運輸及鉆孔設(shè)備，確保水下二次清挖到位，不影響發(fā)電機組出力

　　3.3　尾水隧洞開挖

　　兩條尾水隧洞主洞開挖直徑16.1～17 m，分上下2層開挖。

　　上層開挖全部采用中導洞超前、擴挖跟進的方法進行，周邊光爆。這種施工方法對圍巖震動影響小，殘留炮孔保存率達90%以上，開挖質(zhì)量達到國內(nèi)先進水平，徑向超挖完全控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

　　上部開挖采用三臂鑿巖車造孔，人工裝藥，非電毫秒雷管光面爆破，PC200反鏟進行安全處理和清底，966 F 3 m3裝載機配15 t自卸車出渣，部分中導洞采用手風鉆造孔。

　　上層開挖總的思路：中導洞搶進尺，擴大開挖保質(zhì)量；關(guān)鍵線路使用先進設(shè)備要進度，非關(guān)鍵線路使用手風鉆人工開挖要效益；遇不良地質(zhì)段及凝灰?guī)r夾層部位錨噴支護及時跟進保安全。

　　中導洞開挖斷面8.0 m×6.5 m門洞形，采用楔形斜孔掏槽方式施工。爆破參數(shù)為：每排炮裝藥總量266.8 kg,炸藥單耗1.49 kg/m3。

　　主洞擴大開挖，擴挖面53 m2，重點控制擴挖質(zhì)量，開挖規(guī)格、殘孔率、超欠挖，平整與起伏差等。

　　根據(jù)圍巖情況，相應(yīng)調(diào)整裝藥量，尤其是周邊孔的線裝藥密度，需保證較好的光爆殘孔率。實際施工中，每排炮裝藥總量150～160 kg，炸藥單耗1.0～1.1 kg/m3。

　　控制開挖質(zhì)量的具體措施主要有：

　　(1) 中導洞先行，預(yù)留保護層進行擴挖，擴挖采用光爆法施工，周邊孔間距控制在50 cm，不超過60 cm，?25藥卷間隔裝藥；　　(2) 采用淺進尺多循環(huán)的方法，要求施鉆孔深控制在3 m以內(nèi)；
　　(3) 鉆孔方向盡量與洞軸線平行，鉆孔外傾角小于5°；
　　(4) 測量放線必須準確；
　　(5) 及時跟進測量斷面，做好排炮施工記錄，改進工藝，修正參數(shù)，爭取最佳爆破效果。

　　尾水隧洞工程施工的難點和重點是出口段4條支管的開挖支護。按中導洞、短進尺、小藥量、多循環(huán)，超前錨桿，每排炮開挖后及時網(wǎng)噴支護的思路進行施工。

　　下半部開挖大部分采用三臂臺車造孔，一次開挖成形，少數(shù)洞段采用古河履帶鉆造孔，中間拉槽梯段爆破，三臂臺車修規(guī)格，石渣裝運與上部開挖相同。為方便交通，開挖后底部墊渣1 m左右。

　　3.4　錨噴支護

　　洞內(nèi)錨桿分別為4、5、6、8 m，造孔全部使用三臂鑿巖臺車，注漿使用UH 4.8B注漿機，平臺車配合人工安插錨桿，按先注漿后安錨桿的工序進行。

　　洞內(nèi)噴混凝土使用ALiva噴車施噴，濕噴為主，部分采用干噴，噴料由3×1.5 m3拌和樓拌制，6 m3攪拌車運輸，外加劑使用上海麥斯特公司生產(chǎn)的速凝劑和稠度調(diào)整劑。

4　混凝土施工

　　本標混凝土施工可分為4大部分：1、2號尾水主洞，1、2號岔管及1～4號支洞，1～4號尾水閘門井，尾水出口明渠?；炷凉橇嫌纱蟪诫娬綜2標供應(yīng)。水泥使用紅塔集團滇西水泥廠生產(chǎn)的525號水泥?；炷镣饧觿┦褂肍DN高效減水劑，混凝土拌制實行微機控制，嚴格按試驗室提供的配合比配料，混凝土坍落度12～14 cm，二級配。在混凝土施工中采用先進施工設(shè)備，嚴格工藝，精心組織。

　　4.1 1、2號尾水主洞

　　1號尾水主洞長1 152.45 m，混凝土襯砌厚度為50 cm，設(shè)計混凝土量2.8萬m3。2號尾水主洞長1 101 m，設(shè)計混凝土量2.9萬m3。

　　底拱90°采用針梁鋼模，邊頂拱270°采用鋼模臺車，全部泵送混凝土入倉，直線段分塊長度15 m，轉(zhuǎn)彎段5 m。針梁鋼模與鋼模臺車配套使用，長15 m和5 m各1套，5 m長的一套主要用于轉(zhuǎn)彎段及附近直線段混凝土澆筑，直線段綁扎鋼筋采用鋼筋臺車，長7.5 m?；炷劣勺蟀?×1.5 m3混凝土拌和樓拌制，6 m3混凝土攪拌車運輸，泵送混凝土入倉，人工振搗，鋼模上設(shè)置附著式振動器輔振。

　　4.2 1、2號岔管及1～4號支洞

　　1、2號岔管及1～4號支洞混凝土約2.1萬m3，全部采用鋼桁架，木模板立模澆筑，圓形洞段分底拱、邊頂拱2次澆筑成形，門洞形段分底板、邊墻、頂拱三次澆筑成形。該段混凝土澆筑與主洞邊頂拱混凝土澆筑平行作業(yè)，不占直線工期

　　4.3　閘門井及出口明渠

　　4個閘門井及出口明渠混凝土采用多卡模板，負壓溜管入倉，泵送配合，混凝土分層高度3 m，插入式振動器振搗?；炷劣勺蟀栋韬蜆前柚?，6 m3攪拌車運輸。

5　施工新技術(shù)的應(yīng)用

　　5.1　LM反井鉆機

　　為解決好施工期通風散煙及文明施工，尾水隧洞布置有4個通風豎井，高度為106～140 m，若采用常規(guī)施工方法，每個井至少要4個月，而且不安全因素多。在建設(shè)單位的支持下，我局引進北京中煤礦山工程公司的LM反井鉆機，快速、安全、準確地完成了4個井的施工，單井的實際施工時間是20～26 d。鉆孔偏差完全控制在井深的5%以內(nèi)。

　　5.2　混凝土拌和樓微機控制

　　對原鄭州產(chǎn)3×1.5 m3拌和樓的稱量及控制系統(tǒng)進行改造，實行微機管理，程序控制，自動糾錯，對已拌制混凝土的全部數(shù)據(jù)資料存入電腦，做到稱量準確，質(zhì)量穩(wěn)定。

6　正確處理質(zhì)量、進度與效益的關(guān)系

　　水電十四局大朝山分局按項目法施工進行管理，實行項目經(jīng)理負責制下的“兩級管理、一級核算、隊為基礎(chǔ)”的模式，遵循“安全是保障、質(zhì)量是生命、進度是中心、效益是目的”的指導思想，按均衡生產(chǎn)、文明施工的原則組織生產(chǎn)。

　　尾水隧洞為全襯砌過水建筑物，如何控制超挖，提高開挖質(zhì)量，減少回填混凝土，是實現(xiàn)效益的關(guān)鍵所在。因為全長2 932 m的隧洞徑向超挖每增加1 cm，將要多回填二級配混凝土1 500 m3左右，經(jīng)濟損失約60萬元。由于施工技術(shù)措施合理，監(jiān)理及行政領(lǐng)導重視，獎罰分明，已開挖的上半部約1 100 m，平均徑向超挖控制在18 cm左右，達到國內(nèi)先進水平。

　　對于進度與效益關(guān)系的處理原則是：關(guān)鍵線路使用先進設(shè)備保進度，非關(guān)鍵線路使用手風鉆人工開挖要效益。在地下洞室開挖中，使用手風鉆造孔開挖，炸藥單耗可降低10%以上，成本可降低20%左右，在工期允許的前提下，盡量使用手風鉆開挖。

　　由于開挖質(zhì)量好，洞室穩(wěn)定，也為安全施工打下了良好的基礎(chǔ)，受到業(yè)主及同行的好評，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。