錦屏二級水電站引水隧洞開挖施工監(jiān)理

李金輝（四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川 成都 610072）

1 工程概況

錦屏二級水電站屬于二灘電站在雅礱江干流錦屏大河灣上，卡拉至江口河段規(guī)劃的5個梯級電站之一，總裝機容量4800mw，是雅礱江流域裝機規(guī)模最大的水電站。錦屏二級水電站工程樞紐主要由首部攔河閘、引水系統(tǒng)、尾部地下廠房三大部分組成，為一低閘、長隧洞、大容量引水式水電站。錦屏二級水電站引水隧洞由4條長16.67KM的引水隧洞組成，引水隧洞洞群沿線上覆巖體一般埋深1500-2000m，最大埋深2525m，具有埋深大、洞線長、洞徑大等特點。

引水隧洞沿線地層巖性主要為三迭系（T）中、上統(tǒng)的大理巖、灰?guī)r及砂巖、板巖。引水隧洞線路區(qū)地處西南高地應力區(qū)，據(jù)三維初始地應力場反演回歸分析成果，隧洞線高程的最大和最小主應力值分別為70.1MPa和30.1MPa，以自重應力為主。

2 施工現(xiàn)狀

引水隧洞洞室開挖采用TBM與鉆爆開挖相結(jié)合的方式，1#、3#引水隧洞采用TBM法開挖（開挖直徑12.4m），2#、4#引水隧洞采用鉆爆法開挖（開挖直徑13.2-13.8m）。在洞挖掘進至約10km時，進入了潛在強巖爆洞段，隨著埋深的增加，在掘進過程中，巖爆頻發(fā)，等級越來越高，因巖爆具有看不到、摸不著、隨機性極強的等點，因此在施工過程中對人員、設備構成了巨大的安全威脅。

各引水隧洞開挖機械化程度不高，個別工作面處于潛在強巖爆洞段，但仍采用人工開挖，現(xiàn)場安全風險較高?，F(xiàn)場施工人員安全意識不強，過程中未嚴格按照安全標準要求進行施工作業(yè)。存在未佩戴安全帽、高空作業(yè)未佩戴安全帶等安全違章行為。各主洞上斷面開挖完成后系統(tǒng)支護滯后較多，承包人資源投入不足，施工組織管理不到位，系統(tǒng)支護施工進度緩慢。

3 過程控制

3.1 加強高埋深巖爆洞段的技術準備

3.1.1 要求承包人制訂并上報防巖爆專項方案

應監(jiān)理工程師要求，承包人上報了防巖爆專項方案，監(jiān)理工程師根據(jù)審批的防巖爆專項方案的要求，對現(xiàn)場各項防巖爆措施進行了專項檢查，同時在日常監(jiān)理活動中，不定期進行檢查；督促承包人進行了防巖爆安全演練，最大限度的提高現(xiàn)場施工人員的防巖爆安全意識。

3.1.2 要求承包人上報應力解除爆破孔設計

應力解除爆破的目的是解除或降低應力集中區(qū)部位的高應力，爆破區(qū)域位于應力集中區(qū)范圍內(nèi)，并以能有效解除或降低應力為原則。監(jiān)理工程師督促承包人上報應力解除爆破孔布置圖、裝藥量等技術要求，現(xiàn)場施工過程中，掌子面施作應力解除爆破孔，同時，開挖后根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用多臂鉆在爆部位施工徑向應力釋放孔，釋放較高的地應力，減輕巖爆強度。

另外，隧洞開挖后掌子面一帶的應力集中區(qū)空間形態(tài)為一“渦殼狀”區(qū)域，當開挖面形態(tài)適應這種應力分部形態(tài)時，有利于維持圍巖的圍巖水平和圍巖強度，達到利用圍巖強度控制巖爆的目的。為此監(jiān)理工程師建議承包人在巖爆多發(fā)地段將掌子面形態(tài)也修正為“渦殼狀”，中心部位凹進，從中央到周邊平順過渡，形成總體上的弧形形態(tài)。

3.1.3 加強地質(zhì)預報、微震監(jiān)測工作

經(jīng)業(yè)主引進微震監(jiān)測技術，提前對前方圍巖發(fā)生巖爆的可能性、等級進行了預測，較好地指導了現(xiàn)場施工，最大程度上減少了巖爆危害，不少預測有巖爆風險的區(qū)域，在監(jiān)理工程師督促施工單位采取及時有效的支護措施后，降低了巖爆造成的破壞程度或者避免了巖爆的發(fā)生。

在各引水隧洞施工過程中，采用綜合的宏觀地質(zhì)預測、TSP中長距離預報、短距離表面雷達等多種方法進行綜合地質(zhì)預報，堅持預報在前，先探后掘，最大限度的查明前方地質(zhì)狀況，指導施工，規(guī)避安全風險。

一般地質(zhì)雷達預報范圍為掌子面前方30m范圍內(nèi)，監(jiān)理工程師收到預報成果后，第一時間轉(zhuǎn)發(fā)承包人，同時要求承包人有針對性的做好準備工作。輕微-中等巖爆洞段，要求承包人地質(zhì)工程師加強巡查，注意圍巖變化情況，潛在強巖爆洞段，要求承包人加強支護，及時噴射CF30鋼纖維混凝土進行封閉，確保現(xiàn)場施工安全。

3.2 加大資源投入，滿足現(xiàn)場機械化施工需求

3.2.1 督促加大開挖、支護大型機械設備投入

針對潛在強巖爆洞段施工風險較高的形勢，監(jiān)理工程師多次組織參建各方召開專題會、協(xié)調(diào)會，經(jīng)各級領導商討決定，同意增加開挖、支護大型機械設備投入，以減低巖爆洞段施工人員的安全風險。

3.2.2 加強支護措施

在巖爆洞段，臨時支護采用加強支護，以確?，F(xiàn)場施工安全，具體采用以下支護形式：

1）水脹式錨桿

水脹式錨桿具有安裝速度快、全長受力的特點。使用水脹式錨桿，可有效預防或減輕巖爆造成的危害，同時，可滿足現(xiàn)場快速完成支護進行開挖施工的要求。

2）漲殼式預應力中空注漿錨桿

漲殼式預應力中空注漿錨桿具有受力速度快、能夠?qū)崿F(xiàn)永臨結(jié)合目的的特點。在巖爆區(qū)使用漲殼式預應力中空注漿錨桿，首先將錨桿插入，施加預應力，第一時間起到穩(wěn)固圍巖的作用，后期再進行注漿，實現(xiàn)了安裝與注漿的平行作業(yè)，不耽誤開挖施工進度。

3）納米材料混凝土

納米材料的成分顆粒大小以納米為單位，能夠很好的改善噴射混凝土的性能，初凝快、噴層易增厚厚、粘結(jié)力強、回彈率小、強度上升快，能加快作業(yè)速度，很好的約束圍巖變形，給予圍巖變形柔性支持力。

在巖爆洞段，開挖完成后第一時間采用納米鋼纖維混凝土對掌子面進行封閉，確保后續(xù)施工安全。

4）鋼筋網(wǎng)片

鋼筋網(wǎng)片為φ8@15m×15cm，是一種柔性支護形式。在巖爆洞段圍巖易形成應力集中的部位及巖爆發(fā)生后形成塌坑的部位，采用掛設鋼筋網(wǎng)片，并與錨桿外露端焊接，隨后噴射鋼纖維納米混凝土，從而形成一層殼體，可有效地重新分配地應力，減少巖爆強度。

5）柔性防護網(wǎng)

在強巖爆洞段采用掛設柔性鋼絲網(wǎng)，可增大鋼纖維混凝土的噴射厚度，對圍巖起到較好的支撐和分散應力的效果。

在潛在強巖爆洞段施工時，監(jiān)理工程師根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，要求承包人上述各種加強支護形式結(jié)合使用，以達到綜合治理巖爆的效果。

3.3 加強現(xiàn)場施工過程中管理

3.3.1 督促已開挖洞段及時完成系統(tǒng)支護

潛在強巖爆洞段施工時，監(jiān)理工程師督促承包人及時完成系統(tǒng)支護，做到“一循環(huán)一支護”。針對個別工作面系統(tǒng)支護滯后，掌子面較遠的情況，監(jiān)理工程師組織召開周例會、月例會、協(xié)調(diào)會，并下發(fā)監(jiān)理指令、正式文函，督促承包人加大資源投入，及時完成系統(tǒng)支護施工，確保現(xiàn)場安全。

3.3.2 巖爆洞段督促承包人按照應力解除爆破施工

巖爆洞段施工，監(jiān)理工程師下發(fā)現(xiàn)場指令、正式文函，督促承包人按照應力解除爆破技術進行開挖施工，最大限度減少巖爆的發(fā)生，并提高了巖爆洞段開挖質(zhì)量。

3.3.3 滯后性巖爆發(fā)生后要求暫停開挖施工，進行加強支護

下斷面開挖采用中部拉槽、兩側(cè)預留保護層二次擴挖，強巖爆洞段采用上、下分層開挖的施工方式。施工過程中，發(fā)生滯后性巖爆后，監(jiān)理工程師第一時間組織業(yè)主、設計、施工等參建各方相關人員到現(xiàn)場進行查看，設定下一步支護參數(shù)，同時要求承包人暫停掌子面開挖，首先完成巖爆部位支護施工，方可恢復掘進。

3.4 加強人員、設備安全管理

3.4.1 督促現(xiàn)場施工人員做好安全防護

監(jiān)理工程師督促承包人加強對施工人員的安全教育，包括新工人入場安全教育、特種人員安全生產(chǎn)教育和培訓、各級安全管理干部的安全生產(chǎn)培訓等，使管理及施工人員認識到安全生產(chǎn)的重要性、必要性，自覺地遵守安全生產(chǎn)法令和規(guī)章制度。

監(jiān)理工程師督促承包人現(xiàn)場施工人員在潛在強巖爆洞段施工時，必須佩戴鋼盔，身穿避彈衣，同時若巖爆現(xiàn)象嚴重時，要求承包人適當調(diào)整施工工序，采取待避措施，待主要巖爆發(fā)生過后再進行作業(yè)。日常監(jiān)理過程中，監(jiān)理工程師對施工人員安全帽等安全防具的佩戴進行隨機檢查，發(fā)現(xiàn)未按要求進行佩戴的，要求其進行整改，同時對其進行安全教育

3.4.2 督促現(xiàn)場大型機械設備做好安全防護

巖爆洞段施工前，監(jiān)理工程師督促承包人采用多臂鉆進行鉆孔，濕噴臺車進行支護，最大限度地使用機械代替人工作業(yè)，同時要求承包人對所有機械車輛（包括裝載機、挖掘機、多臂鉆和濕噴臺車）的操作室（臺）及發(fā)動機蓋全部用具有一定厚度鋼板進行加厚加固，均采用1cm厚鋼板在駕駛室或重要部位安裝防護棚。

3.5 加強開挖貫通安全管理

3.5.1 做好協(xié)調(diào)工作

各引水洞開挖工作面上斷面貫通前，監(jiān)理工程師積極做好協(xié)調(diào)工作，在兩個工作面開挖相距100m時，即要求承包人開挖爆破前提前相互通知，另一個工作面人員、機械設備撤離工作面；在兩個工作面相距50m時，監(jiān)理工程協(xié)調(diào)承包人暫停一個工作面開挖施工，進行支護施工，另一個工作面單向掘進，開挖爆破前提前通知，另一個工作面人員、機械設備撤離工作面，確保貫通安全。

3.5.2 做好信息管理工作

各開挖面貫通前，監(jiān)理工程師督促承包人做好測量工作，復核兩個工作面之間的開挖距離，確保開挖施工的安全距離。

4 監(jiān)理成效

1#、2#、3#、4#引水洞的上斷面開挖工作面均實現(xiàn)安全貫通，施工過程中未發(fā)生安全責任事故，為錦屏二級水電站的順利充水發(fā)電奠定了堅實的基礎。

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