大朝山水電站長(zhǎng)尾水隧洞施工

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簡(jiǎn)介： 由中國(guó)水利水電第十四工程局承建的大朝山水電站長(zhǎng)尾水隧洞工程，開(kāi)挖設(shè)備先進(jìn)，施工措施合理，上層開(kāi)挖順利通過(guò)了那戈河底，開(kāi)挖質(zhì)量達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，混凝土拌和樓實(shí)行微機(jī)控制，直徑15 m的圓形洞室采用針梁鋼模和鋼模臺(tái)車兩次澆筑成形，為爭(zhēng)創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵字：尾水隧洞　隧洞開(kāi)挖 隧洞襯砌 錨噴支護(hù) 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(zhǎng)尾水隧洞平行布置在瀾滄江右岸，主洞長(zhǎng)分別為1 152 m和1 101 m，襯砌后內(nèi)徑15 m，4條岔支洞長(zhǎng)分別為211、191、146、131 m，總長(zhǎng)約2 932 m。2條主洞中心距76.5 m，開(kāi)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(zhǎng)873 m。尾水隧洞石方洞挖約59.6萬(wàn)m3，井挖1.8萬(wàn)m3，尾水出口邊坡及明渠土石方明挖約16萬(wàn)m3，施工支洞石方洞挖約4.9萬(wàn)m3，主體工程混凝土總量約12萬(wàn)m3，噴混凝土約1.8萬(wàn)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(qiáng)度低，整體穩(wěn)定性差，現(xiàn)已查明有Ⅲ級(jí)結(jié)構(gòu)面15條。施工難度大，是C2工程標(biāo)的難點(diǎn)、重點(diǎn)所在。

2　施工布置

　　2.1　渣場(chǎng)

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

　　2.2 回車場(chǎng)

　　洞內(nèi)臨時(shí)施工場(chǎng)地布置，施工支洞按每隔150 m左右布置1個(gè)回車場(chǎng)，施工支洞內(nèi)共布置2個(gè)回車場(chǎng)，3個(gè)變壓器室。

　　2.3 通風(fēng)散煙

　　在前期施工支洞及部分主洞開(kāi)挖支護(hù)施工階段，在支洞口布置1臺(tái)2×55 kW軸流通風(fēng)機(jī)，接? 1 000風(fēng)管，向洞內(nèi)正壓通風(fēng)，當(dāng)主洞上層開(kāi)挖到達(dá)通風(fēng)豎井位置時(shí)，分別在1、2號(hào)尾水隧洞內(nèi)各鉆2個(gè)直徑1.4 m通風(fēng)豎井，并在井口設(shè)置2×55 kW軸流風(fēng)機(jī)用于洞內(nèi)機(jī)械抽風(fēng)。出口段改善通風(fēng)條件的辦法是盡早使閘門井與尾水支洞貫通。

3　開(kāi)挖與錨噴支護(hù)

　　3.1 閘門井邊坡及出口明渠邊坡

　　尾水閘門井平臺(tái)以上邊坡開(kāi)挖高度約60 m(高程842.5～902 m)，土石方明挖約6.7萬(wàn)m3，按自上而下的施工順序，采用從下游842 m高程開(kāi)挖施工便道，履帶設(shè)備進(jìn)入施工區(qū)的開(kāi)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(jī)開(kāi)挖，人工削坡，局部手風(fēng)鉆造孔爆破。882.5～842.5 m高程采用手風(fēng)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(kāi)挖炸藥單耗0.40 kg／m3。局部地段由于地質(zhì)條件差，強(qiáng)風(fēng)化覆蓋層進(jìn)行了人工削坡，配正鏟及川畸裝載機(jī)配15 t自卸汽車運(yùn)渣。尾水出口明渠812 m高程以上開(kāi)挖與閘門井842.5～882.5 m高程邊坡開(kāi)挖方法基本相同。

　　邊坡噴混凝土系統(tǒng)布置在現(xiàn)場(chǎng)，采用水泥裹砂半濕噴法施噴，噴射機(jī)使用HZPU-5B型，862.5 m高程以上采用人工搬運(yùn)水泥、砂子、瓜米石，現(xiàn)場(chǎng)拌和施噴，孔深4 m以內(nèi)錨桿及排水孔使用手風(fēng)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(jī)注漿，人工安插錨桿。

　　3.2 尾水出口明渠水下開(kāi)挖

　　尾水出口明渠水下開(kāi)挖深達(dá)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(zhǎng)臂反鏟抓渣，裝15 t自卸車運(yùn)至棄渣場(chǎng)。在2001年導(dǎo)流洞下閘封堵、水庫(kù)蓄水?dāng)嗔鞯募s6 d時(shí)間里，配備足夠的推裝、運(yùn)輸及鉆孔設(shè)備，確保水下二次清挖到位，不影響發(fā)電機(jī)組出力

　　3.3　尾水隧洞開(kāi)挖

　　兩條尾水隧洞主洞開(kāi)挖直徑16.1～17 m，分上下2層開(kāi)挖。

　　上層開(kāi)挖全部采用中導(dǎo)洞超前、擴(kuò)挖跟進(jìn)的方法進(jìn)行，周邊光爆。這種施工方法對(duì)圍巖震動(dòng)影響小，殘留炮孔保存率達(dá)90%以上，開(kāi)挖質(zhì)量達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，徑向超挖完全控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

　　上部開(kāi)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(jìn)行安全處理和清底，966 F 3 m3裝載機(jī)配15 t自卸車出渣，部分中導(dǎo)洞采用手風(fēng)鉆造孔。

　　上層開(kāi)挖總的思路：中導(dǎo)洞搶進(jìn)尺，擴(kuò)大開(kāi)挖保質(zhì)量；關(guān)鍵線路使用先進(jìn)設(shè)備要進(jìn)度，非關(guān)鍵線路使用手風(fēng)鉆人工開(kāi)挖要效益；遇不良地質(zhì)段及凝灰?guī)r夾層部位錨噴支護(hù)及時(shí)跟進(jìn)保安全。

　　中導(dǎo)洞開(kāi)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(kuò)大開(kāi)挖，擴(kuò)挖面53 m2，重點(diǎn)控制擴(kuò)挖質(zhì)量，開(kāi)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(shí)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(kāi)挖質(zhì)量的具體措施主要有：

　　(1) 中導(dǎo)洞先行，預(yù)留保護(hù)層進(jìn)行擴(kuò)挖，擴(kuò)挖采用光爆法施工，周邊孔間距控制在50 cm，不超過(guò)60 cm，?25藥卷間隔裝藥；　　(2) 采用淺進(jìn)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(cè)量放線必須準(zhǔn)確；
　　(5) 及時(shí)跟進(jìn)測(cè)量斷面，做好排炮施工記錄，改進(jìn)工藝，修正參數(shù)，爭(zhēng)取最佳爆破效果。

　　尾水隧洞工程施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)是出口段4條支管的開(kāi)挖支護(hù)。按中導(dǎo)洞、短進(jìn)尺、小藥量、多循環(huán)，超前錨桿，每排炮開(kāi)挖后及時(shí)網(wǎng)噴支護(hù)的思路進(jìn)行施工。

　　下半部開(kāi)挖大部分采用三臂臺(tái)車造孔，一次開(kāi)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(tái)車修規(guī)格，石渣裝運(yùn)與上部開(kāi)挖相同。為方便交通，開(kāi)挖后底部墊渣1 m左右。

　　3.4　錨噴支護(hù)

　　洞內(nèi)錨桿分別為4、5、6、8 m，造孔全部使用三臂鑿巖臺(tái)車，注漿使用UH 4.8B注漿機(jī)，平臺(tái)車配合人工安插錨桿，按先注漿后安錨桿的工序進(jìn)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(yùn)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(biāo)混凝土施工可分為4大部分：1、2號(hào)尾水主洞，1、2號(hào)岔管及1～4號(hào)支洞，1～4號(hào)尾水閘門井，尾水出口明渠。混凝土骨料由大朝山電站C2標(biāo)供應(yīng)。水泥使用紅塔集團(tuán)滇西水泥廠生產(chǎn)的525號(hào)水泥?；炷镣饧觿┦褂肍DN高效減水劑，混凝土拌制實(shí)行微機(jī)控制，嚴(yán)格按試驗(yàn)室提供的配合比配料，混凝土坍落度12～14 cm，二級(jí)配。在混凝土施工中采用先進(jìn)施工設(shè)備，嚴(yán)格工藝，精心組織。

　　4.1 1、2號(hào)尾水主洞

　　1號(hào)尾水主洞長(zhǎng)1 152.45 m，混凝土襯砌厚度為50 cm，設(shè)計(jì)混凝土量2.8萬(wàn)m3。2號(hào)尾水主洞長(zhǎng)1 101 m，設(shè)計(jì)混凝土量2.9萬(wàn)m3。

　　底拱90°采用針梁鋼模，邊頂拱270°采用鋼模臺(tái)車，全部泵送混凝土入倉(cāng)，直線段分塊長(zhǎng)度15 m，轉(zhuǎn)彎段5 m。針梁鋼模與鋼模臺(tái)車配套使用，長(zhǎng)15 m和5 m各1套，5 m長(zhǎng)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(tái)車，長(zhǎng)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(yùn)輸，泵送混凝土入倉(cāng)，人工振搗，鋼模上設(shè)置附著式振動(dòng)器輔振。

　　4.2 1、2號(hào)岔管及1～4號(hào)支洞

　　1、2號(hào)岔管及1～4號(hào)支洞混凝土約2.1萬(wàn)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(gè)閘門井及出口明渠混凝土采用多卡模板，負(fù)壓溜管入倉(cāng)，泵送配合，混凝土分層高度3 m，插入式振動(dòng)器振搗?；炷劣勺蟀栋韬蜆前柚?，6 m3攪拌車運(yùn)輸。

5　施工新技術(shù)的應(yīng)用

　　5.1　LM反井鉆機(jī)

　　為解決好施工期通風(fēng)散煙及文明施工，尾水隧洞布置有4個(gè)通風(fēng)豎井，高度為106～140 m，若采用常規(guī)施工方法，每個(gè)井至少要4個(gè)月，而且不安全因素多。在建設(shè)單位的支持下，我局引進(jìn)北京中煤礦山工程公司的LM反井鉆機(jī)，快速、安全、準(zhǔn)確地完成了4個(gè)井的施工，單井的實(shí)際施工時(shí)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(jī)控制

　　對(duì)原鄭州產(chǎn)3×1.5 m3拌和樓的稱量及控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)行微機(jī)管理，程序控制，自動(dòng)糾錯(cuò)，對(duì)已拌制混凝土的全部數(shù)據(jù)資料存入電腦，做到稱量準(zhǔn)確，質(zhì)量穩(wěn)定。

6　正確處理質(zhì)量、進(jìn)度與效益的關(guān)系

　　水電十四局大朝山分局按項(xiàng)目法施工進(jìn)行管理，實(shí)行項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)制下的“兩級(jí)管理、一級(jí)核算、隊(duì)為基礎(chǔ)”的模式，遵循“安全是保障、質(zhì)量是生命、進(jìn)度是中心、效益是目的”的指導(dǎo)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(guò)水建筑物，如何控制超挖，提高開(kāi)挖質(zhì)量，減少回填混凝土，是實(shí)現(xiàn)效益的關(guān)鍵所在。因?yàn)槿L(zhǎng)2 932 m的隧洞徑向超挖每增加1 cm，將要多回填二級(jí)配混凝土1 500 m3左右，經(jīng)濟(jì)損失約60萬(wàn)元。由于施工技術(shù)措施合理，監(jiān)理及行政領(lǐng)導(dǎo)重視，獎(jiǎng)罰分明，已開(kāi)挖的上半部約1 100 m，平均徑向超挖控制在18 cm左右，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

　　對(duì)于進(jìn)度與效益關(guān)系的處理原則是：關(guān)鍵線路使用先進(jìn)設(shè)備保進(jìn)度，非關(guān)鍵線路使用手風(fēng)鉆人工開(kāi)挖要效益。在地下洞室開(kāi)挖中，使用手風(fēng)鉆造孔開(kāi)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(fēng)鉆開(kāi)挖。

　　由于開(kāi)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(píng)，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。