老撾會(huì)蘭龐雅水電站發(fā)電水道布置方案探討

張 華

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

老撾會(huì)蘭龐雅水電站發(fā)電水道布置方案探討

張 華

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

本文闡述了老撾會(huì)蘭龐雅水電站發(fā)電水道系統(tǒng)“埋管”和“埋管+明管”兩種布置方案，分析了兩種布置方案的工期和優(yōu)缺點(diǎn)，在綜合考慮了項(xiàng)目履約優(yōu)先和發(fā)電分成兩大決定性因素后，最終選擇了“埋管+明管”布置方案，為老撾會(huì)蘭龐雅工程提前發(fā)電奠定了基礎(chǔ)。

會(huì)蘭龐雅水電站 布置方案 分析

1 概述

老撾會(huì)蘭龐雅水電站位于老撾南部的會(huì)蘭龐雅河上，采用引水式發(fā)電，最大水頭約610m，發(fā)電廠房?jī)?nèi)裝2臺(tái)渦輪式發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量88MW。

本工程水道最初采用的是“埋管”方案，該方案是根據(jù)日本人提供的資料經(jīng)過比選分析確定的。工程開工后，工程設(shè)計(jì)、施工技術(shù)人員和專家進(jìn)駐工區(qū)，進(jìn)行了為期3個(gè)月的詳細(xì)調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括工區(qū)的地形地貌、工程地質(zhì)條件、氣象水文資料和施工條件等。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查勘結(jié)果，水道系統(tǒng)下平洞Ⅳ、Ⅴ類圍巖過半且交替分布，施工過程中將不得不采用“短進(jìn)尺、多循環(huán)、一掘一支”的施工方案，加之洞線長(zhǎng)而斷面小，施工干擾大，施工布置困難，施工工期無(wú)法保證。經(jīng)設(shè)計(jì)比較和專家論證，水道由“埋管”方案改為“埋管+明管”方案。方案修改后工程投資雖然增加約480萬(wàn)美元，但工期可縮短10個(gè)月，在減少工程管理費(fèi)用的同時(shí)，還可以使業(yè)主提前發(fā)電分成，為公司創(chuàng)造額外的利潤(rùn)。

本文將對(duì)兩種布置方案及其工期進(jìn)行分析，對(duì)方案優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行探討。

2 “埋管”方案

2.1 “埋管”方案簡(jiǎn)述

“埋管”方案的引水系統(tǒng)由岸邊塔式進(jìn)水口、上平洞、調(diào)壓井、上豎井、中平洞、下豎井和下平洞等組成，全長(zhǎng)6964.4m，豎井高度561m(上段豎井290m，下段豎井271m)，其發(fā)電引水流量為19.38m3/s。其中，進(jìn)水口段長(zhǎng)21.4m，底板高程789.5m，設(shè)有攔污柵1孔，孔口尺寸6.5m×4.3m(B×H)，平板事故閘門及檢修閘門各一扇，孔口尺寸為2.8m×2.8m(B×H)。調(diào)壓井前的上平洞段為馬蹄形斷面，洞徑2.40m，長(zhǎng)1910m。下平洞混凝土襯砌隧洞段及豎井為圓形斷面，包括上段豎井及中平洞，洞徑均為2.4m，長(zhǎng)1560m。鋼襯壓力管道段包括下段豎井及下平洞(主管段)，起始樁號(hào)為引2+531.4m，洞徑為2.0m，長(zhǎng)4175m。壓力鋼管采用一管兩機(jī)的供水方式，主管直徑2.0m，為Y型月牙肋岔管，分岔角80°，支管直徑1.4m。主管段長(zhǎng)3836.5m，支管段長(zhǎng)33.5m。

2.2 “埋管”方案工期分析

引水隧洞下平洞為本工程進(jìn)度的控制性項(xiàng)目，根據(jù)隧洞和豎井的布置，分別在下平洞和中平洞布置一條施工支洞以加快施工工期，要求第二年6月前完成兩條施工支洞的施工。第一年11月初從廠房出口處開始進(jìn)行引水隧洞下平洞石方洞挖，待施工支洞完成后可從三個(gè)工作面加快隧洞工程施工。第4年3月底完成隧洞下平洞和豎井的石方洞挖，石方洞挖月平均進(jìn)尺為80m/月，洞挖月平均強(qiáng)度為2400m3/月。由于施工支洞到廠房出口的隧洞下平洞部分于第3年4月底就完成了洞挖，所以該段隧洞可從第3年5月初開始隧洞鋼襯，第4年4月初隧洞下平洞其余部分和豎井開始混凝土襯砌，月平均進(jìn)尺80m/月，月平均強(qiáng)度1100m3/月。第5年7月底完成全部引水隧洞工程，第5年8月底完成施工支洞的封堵。

綜上所述，“埋管”方案所需工期為50個(gè)月。

2.3 “埋管”方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

采用“埋管”方案，隧洞長(zhǎng)度約為7km，雖然不受雨季影響可全年施工，但由于工作面有限，隧洞長(zhǎng)且斷面小，洞內(nèi)施工干擾大，在遇不良地質(zhì)條件時(shí)還須放慢施工進(jìn)度，加強(qiáng)支護(hù)以確保安全。

2.3.1 優(yōu)點(diǎn)分析

2.3.1.1 埋管可考慮圍巖分擔(dān)承載力，較明管可采用較小厚度的鋼內(nèi)襯，節(jié)約投資。經(jīng)計(jì)算，洞內(nèi)埋管鋼襯最大厚度為28mm，而換作明鋼管，鋼襯最大厚度要達(dá)到38mm，初步估算可節(jié)約鋼材1628t。

2.3.1.2 本項(xiàng)目最大靜水頭約610m，采用“埋管”方案結(jié)構(gòu)安全余度較高，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，鋼襯工程量具備進(jìn)一步優(yōu)化的條件。洞內(nèi)混凝土及鋼襯受到圍巖約束，難以產(chǎn)生破壞結(jié)構(gòu)的位移，圍巖能承受大部分的反作用力，使得洞內(nèi)結(jié)構(gòu)自身的強(qiáng)度和抵抗變形的能力都得到加強(qiáng)，只要不發(fā)生氣蝕破壞和開裂，洞內(nèi)結(jié)構(gòu)即是安全的，因而安全余度較高。

2.3.1.3 洞內(nèi)施工基本不受雨季影響。本工程地處東南亞半島的熱帶雨林區(qū)，屬典型的西南季風(fēng)氣候，干濕季分明，每年的4月至10月為雨季，11月至次年3月為旱季，雨季降雨連續(xù)、強(qiáng)度大。根據(jù)該地區(qū)類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，一般項(xiàng)目和非關(guān)鍵線路上主體工程的露天作業(yè)，一般都應(yīng)避開雨季施工，以減少設(shè)備磨損，降低管理費(fèi)用。但是雨季對(duì)洞內(nèi)施工項(xiàng)目的影響很小，洞內(nèi)可保持連續(xù)施工，這對(duì)“埋管”方案來(lái)說(shuō)是有利的。

2.3.1.4 對(duì)環(huán)境破壞小。洞內(nèi)作業(yè)都是在地下進(jìn)行，無(wú)需破壞地面植被，土石方工程量較小，對(duì)周圍居民的影響也可以降到最低，這與老撾政府前期批準(zhǔn)的環(huán)境影響評(píng)估報(bào)告是相一致的。

2.3.2 缺點(diǎn)分析

2.3.2.1 “埋管”方案需在上平洞、中平洞和下平洞各設(shè)1個(gè)施工支洞，輔助工程費(fèi)用較高。為滿足施工需要、保證工程進(jìn)度，設(shè)置相應(yīng)的施工支洞是必要的，但是由于隧洞穿越Bolaven高原的最高峰，山體厚度較大地勢(shì)較為平緩，沒有理想的用于布置較短施工支洞的地形條件。施工支洞的長(zhǎng)度至少都在700m以上，其中上平洞和中平洞施工支洞各長(zhǎng)約700m，下平洞施工支洞長(zhǎng)約1.1km，輔助工程費(fèi)用較高。

2.3.2.2 “埋管”方案洞內(nèi)施工，工序間相互干擾大，對(duì)施工技術(shù)能力和管理協(xié)調(diào)能力的要求都非常高。由于隧洞長(zhǎng)達(dá)7km，且開挖斷面較小(約10m2)，洞內(nèi)工作面難以展開，洞內(nèi)施工布置和通風(fēng)排煙都較為困難，工序間的相互干擾也較大，要求對(duì)洞內(nèi)施工進(jìn)行詳細(xì)的安排，制定互不影響的工序循環(huán)作業(yè)表，并嚴(yán)格執(zhí)行。這對(duì)施工人員的施工技術(shù)素養(yǎng)和管理協(xié)調(diào)能力都提出了很高的要求，萬(wàn)一施工管理不力，可能造成工期滯后，導(dǎo)致合同違約而承受巨額合同罰款的后果，給公司造成損失。

2.3.2.3 上、下兩個(gè)豎井高度均接近300m，但豎井開挖洞徑僅3.8m，采用反井鉆機(jī)施工，成孔精度要求高，鉆孔偏移的概率較大，一旦偏移將沒有很好的處理辦法。重新鉆孔是其唯一選擇，不但不經(jīng)濟(jì)，對(duì)工程進(jìn)度的影響也很大。同時(shí)，300m高的豎井，在如此狹小的空間內(nèi)施工，交通和運(yùn)輸也是一個(gè)很大的難題，存在較大的安全隱患。

2.3.2.4 引水隧洞洞線較長(zhǎng)，隧洞埋深深淺不一，根據(jù)日本人提供的地質(zhì)資料，一半以上的圍巖類別都在Ⅳ～Ⅴ類，不利的地質(zhì)條件對(duì)工程投資和施工進(jìn)度都有影響。如遇不利地質(zhì)條件，為確保洞內(nèi)施工安全，將采用“短進(jìn)尺、多循環(huán)、一掘一支”的施工方法，洞內(nèi)臨時(shí)支護(hù)需加強(qiáng)，增加工程投資。

3 “埋管+明管”方案分析

3.1 “埋管+明管”方案簡(jiǎn)述

引水系統(tǒng)由岸邊塔式進(jìn)水口、上平洞、調(diào)壓井、壓力管道(包括明管、埋管和豎井)、岔管、支管等組成，全長(zhǎng)約6.6km，發(fā)電引水流量為19.38m3/s。其中，進(jìn)水口段長(zhǎng)16.10m，底板高程789.5m，設(shè)有攔污柵1孔，孔口尺寸6.5m×4.3m(B×H)，平板事故閘門一扇，孔口尺寸為2.8m×2.8m(B×H)。調(diào)壓井前的上平洞段為馬蹄形斷面，鋼筋混凝土襯砌，洞徑2.40m，長(zhǎng)2470m。調(diào)壓井后上平洞長(zhǎng)128.0m，其后緊接高壓明管段起點(diǎn)，明管直徑2.0m，長(zhǎng)2134.2m。明管后通過90m高的豎井與埋管段連接，豎井和埋管為圓形斷面，采用鋼襯外包混凝土的襯砌方式，洞徑均為2.0m，埋管長(zhǎng)1696.5m。壓力管道采用一管兩機(jī)的供水方式，主管直徑為2.0m，采用Y型月牙肋岔管，分岔角為80°，支管直徑為1.4m，長(zhǎng)33.5m。調(diào)壓井與明管起點(diǎn)之間設(shè)置蝶閥。

3.2 “埋管+明管”方案工期分析

上平洞在明管側(cè)出頭，下平洞長(zhǎng)度減少至1.7km(減少了2.9km)，上平洞(長(zhǎng)度為2.6km)成了本工程的關(guān)鍵線路。

改為“埋管+明管”方案后，上平洞段取消了所有的施工支洞，上平洞從進(jìn)出口兩個(gè)工作面同時(shí)掘進(jìn)，下平洞從廠房側(cè)掘進(jìn)，明管部位在旱季集中資源多工作面施工。

上平洞長(zhǎng)度2.6km，兩個(gè)工作面施工，按洞挖支護(hù)月進(jìn)尺80m，需16個(gè)月；混凝土澆筑月進(jìn)尺60m，需21個(gè)月；考慮工序銜接和適當(dāng)?shù)念A(yù)留工期，總工期40個(gè)月。下平洞1.7km，一個(gè)工作面施工，按洞挖支護(hù)月進(jìn)尺80m，需21個(gè)月；鋼襯安裝月進(jìn)尺150m，需12個(gè)月；考慮工序銜接和適當(dāng)?shù)念A(yù)留工期，總工期約需35個(gè)月。

綜上，“埋管+明管”布置方案所需總工期約40個(gè)月，比原來(lái)“埋管”方案(所需工期約50個(gè)月)工期節(jié)省了10個(gè)月。

3.3 “埋管+明管”方案分析

“明管+埋管”方案與“埋管”方案主要區(qū)別，“明管+埋管”方案在引水隧洞上平洞末端直接出洞，沿坡面敷設(shè)2134.2m長(zhǎng)壓力鋼管，而后受地形條件限制，再次采用90m豎井與埋管段連接。該埋管段及之后結(jié)構(gòu)與地下“埋管”方案相同。

3.3.1 優(yōu)點(diǎn)分析

3.3.1.1 無(wú)需布置施工支洞，地下工程量少，施工措施簡(jiǎn)單，工期易保障。由于隧洞長(zhǎng)度大大縮短，中段隧道改為明管段，洞內(nèi)工程量相對(duì)“埋管”方案大大減小，不需要布置施工支洞也能滿足工期要求。

3.3.1.2 洞室工程量減小，施工難度降低。較“埋管”方案，“埋管+明管”方案的豎井高度減少約470m，現(xiàn)有豎井高度僅為90m，鉆孔精度容易保證，垂直運(yùn)輸高度大大減小，安全隱患大大降低。

3.3.1.3 由于隧洞長(zhǎng)度的減小和施工通道的增加，隧洞施工工期可明顯縮短。經(jīng)計(jì)算，工期較地下“埋管”方案縮短約10個(gè)月，可減少項(xiàng)目管理相關(guān)費(fèi)用，并可從提前發(fā)電中進(jìn)一步獲取收益。

3.3.2 缺點(diǎn)分析

3.3.2.1 較“埋管”方案，“明管+埋管”方案估算工程投資增加480.72萬(wàn)美元(見表1)。

表1 引水系統(tǒng)方案比較投資匯總 單位：美元

3.3.2.2 明鋼管受力明確，結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備余度較埋管小，易受地表不良地質(zhì)條件影響，抗震安全余度較埋管小，鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)行維護(hù)工程量大，鋼襯制造安裝量較明鋼管多1627t，施工受雨季的影響較大。另外，由于明管施工為露天作業(yè)，連續(xù)的雨季基本不能施工，需考慮集中優(yōu)勢(shì)資源在旱季完成受雨季影響較大的項(xiàng)目。

3.3.2.3 施工需清除地表長(zhǎng)約2.10km管線及進(jìn)場(chǎng)道路兩側(cè)的植被，環(huán)境影響較大；并需關(guān)注是否有影響相關(guān)自然保護(hù)區(qū)的問題。方案與老撾政府前期批準(zhǔn)環(huán)境影響評(píng)估報(bào)告方案不一致，且增加業(yè)主EDL負(fù)責(zé)的環(huán)境影響的處理及征地投資。相關(guān)方案環(huán)境問題，需進(jìn)一步關(guān)注是否需老撾政府相關(guān)部門重新審批，以及對(duì)本工程建設(shè)程序的影響。

4 結(jié)論

地下“埋管”方案和“埋管+明管”方案均為符合本項(xiàng)目特點(diǎn)的合理方案?！奥窆?明管”方案較地下“埋管”方案投資增加480.72萬(wàn)美元，但地下工程量少，施工組織措施簡(jiǎn)單，工期提前約10個(gè)月，工期易保障，而且可考慮提前發(fā)電獲取相關(guān)收益。經(jīng)綜合論證，“埋管+明管”方案對(duì)項(xiàng)目施工實(shí)施較為有利。

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2095-1809(2016)06-0032-03

張 華，男，高級(jí)工程師，一級(jí)建造師，項(xiàng)目副經(jīng)理，從事工程施工技術(shù)管理。

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