緬甸T(mén)HA-HTAY水電站豎井與閘室貫通施工技術(shù)分析

溫叢格，溫振磊，楊康雯

（1．鄭州科技學(xué)院，河南 鄭州 450064；2．中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第六工程有限公司，云南 昆明 650000）

緬甸T(mén)HA-HTAY水電站豎井與閘室貫通施工技術(shù)分析

溫叢格1，溫振磊2，楊康雯2

（1．鄭州科技學(xué)院，河南 鄭州 450064；2．中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第六工程有限公司，云南 昆明 650000）

針對(duì)緬甸T(mén)HA-HTAY水電站工程特點(diǎn)及其豎井與閘室貫通施工方案，探討了豎井下部及中心段導(dǎo)流洞的加固處理，貫通段的開(kāi)挖、支護(hù)、混凝土襯砌等施工工藝。

緬甸；THA-HTAY水電站；粉質(zhì)泥沙巖；大型豎井；閘室；貫通技術(shù)

0 引言

緬甸T(mén)HA-HTAY水電站工程位于緬甸西南部若開(kāi)邦港口城市丹兌市（Thandwe）東北方向30 km 的THA-HTAY河上，主要建筑物有導(dǎo)流洞、豎井、閘室、大壩、溢洪道、廠區(qū)樞紐等。該工程導(dǎo)流洞、豎井及閘室的開(kāi)挖、支護(hù)及襯砌等工程的施工工期設(shè)計(jì)為30個(gè)月。其中，豎井及閘室的施工是影響工程工期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于工程區(qū)屬粉質(zhì)泥沙巖地帶，地質(zhì)條件較差，為應(yīng)對(duì)此種不良地質(zhì)狀況，豎井及閘室均設(shè)計(jì)了1 m厚的初期襯砌混凝土。開(kāi)挖及臨時(shí)支護(hù)完成以后，初期襯砌立即跟進(jìn)。筆者試對(duì)其豎井與閘室的貫通施工技術(shù)進(jìn)行探討，以期為粉質(zhì)泥沙巖地帶大型豎井與閘室施工提供參考。

1 工程概況

1．1 工程設(shè)計(jì)概況

該工程在THA-HTAY河右岸設(shè)計(jì)了2條導(dǎo)流洞，原地形為凸岸。1#導(dǎo)流洞長(zhǎng)710m，馬蹄形斷面，最大洞徑為10m，進(jìn)水口底部設(shè)計(jì)高程為8．00m，出水口底部設(shè)計(jì)高程為6．96m，只作導(dǎo)流用，后期封堵。2#導(dǎo)流洞長(zhǎng)600m，正圓形斷面，洞徑為10m，進(jìn)水口底部設(shè)計(jì)高程為11．0m，出水口底部設(shè)計(jì)高程為6．24m，前期與1#洞一起導(dǎo)流，后期改造為引水發(fā)電洞。豎井及閘室為2#導(dǎo)流洞的附屬結(jié)構(gòu)物。其中，豎井高為72m，洞徑為16．0m，中心樁號(hào)為2#0+179．17m，頂部設(shè)計(jì)高程為91．5m，底部高程為19．5m。閘室位于2#導(dǎo)流洞2#0+157．17m～2#0+201．17m洞段，處于豎井正下方。閘室頂部高程為19．5m，底部高程為10m，寬為10m。

1．2 豎井及閘室的圍巖狀況

豎井上部主要為中度風(fēng)化的堅(jiān)硬沙巖與強(qiáng)風(fēng)化的粉質(zhì)泥巖，沙巖與粉質(zhì)泥巖交錯(cuò)分布。豎井下部及閘室主要為強(qiáng)風(fēng)化的粉質(zhì)泥巖與少量堅(jiān)硬沙巖，圍巖散碎，裂隙發(fā)育，圍巖含水處于飽和狀態(tài)。在閘室中心靠上游側(cè)，一條大約20m的斷層破碎帶橫貫閘室與豎井下部。斷層破碎帶方向與2#洞軸線夾角約為60°～80°，與水平面夾角約為50°。在此種地質(zhì)條件下，爆破孔鉆孔時(shí)，易發(fā)生塌孔；爆破之后，易形成軟巖超挖、硬巖欠挖，不同部位的應(yīng)力釋放產(chǎn)生差異，不利于應(yīng)力重分布，因而產(chǎn)生不同程度的掉塊或局部坍塌，導(dǎo)致開(kāi)挖成型差、成洞相對(duì)困難，施工難度大；初期支護(hù)以后，圍巖變形大，且長(zhǎng)期不收斂，局部地段4～6個(gè)月不能趨于穩(wěn)定。

2 施工方案

2．1 整體布局

本標(biāo)段工作面情況為：（1）1#導(dǎo)流洞開(kāi)挖支護(hù)階段，進(jìn)出口各設(shè)一個(gè)工作面；混凝土襯砌階段，進(jìn)出口各設(shè)一個(gè)工作面。（2）2#導(dǎo)流洞開(kāi)挖支護(hù)階段，進(jìn)出口各設(shè)一個(gè)工作面。其中，進(jìn)口工作面掘進(jìn)至閘室段時(shí)，僅施工一個(gè)小導(dǎo)洞，過(guò)閘室段后，掘進(jìn)斷面按照導(dǎo)流洞正常開(kāi)挖支護(hù)斷面推進(jìn)?；炷烈r砌階段，進(jìn)出口各設(shè)一個(gè)工作面。其中，進(jìn)口工作面的施工僅限于從進(jìn)水口至閘室段。（3）2#導(dǎo)流洞貫通以后，開(kāi)始閘室段擴(kuò)挖，上、下游各設(shè)一個(gè)工作面。（4）豎井自上而下進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)及初期混凝土襯砌，與導(dǎo)流洞同步施工，待豎井與閘室貫通后，自閘室向豎井（自下而上）進(jìn)行永久性混凝土襯砌。

2．2 貫通部位分層分幅

豎井與閘室貫通部位高程段為EL24m～EL15m，所處2#導(dǎo)流洞樁號(hào)為2#0+170．67 m～2#0+186．67 m段。在高程方向上的分層分幅情況如表1所示，各層分幅示意圖如圖1所示。

表1 豎井與閘室貫通部位高程方向上分層分幅表Tab.1 Elevation layered sub-table of shaft and chamber cut-through section

3 豎井與閘室貫通部位施工工藝

3．1 豎井下部及中心段導(dǎo)流洞加固處理

豎井施工至高程24 m時(shí)，下部閘室上、下游初期襯砌混凝土分別澆筑至 2#0+170．67 m和 2#0+ 187．67 m樁號(hào)。導(dǎo)流洞頂部高程為20 m，覆蓋層厚為4 m。為確保導(dǎo)流洞頂部穩(wěn)定安全，在施工豎井（高程為24～22．7 m段）前，對(duì)豎井下部及閘室導(dǎo)洞進(jìn)行加固處理。在豎井27 m高程處，施工8根1 000 kN錨索。錨索環(huán)向平均分布，長(zhǎng)度為34 m，水平夾角為15°。閘室導(dǎo)流洞在原有初期支護(hù)工字鋼上進(jìn)行加固。具體加固措施為：在原有拱架處，安裝豎向H150工字鋼，間距為1．5 m；安裝縱向H150工字鋼，間距為2m。所有工字鋼連接采用滿焊焊接。

圖1 豎井與閘室貫通部位各層分幅示意圖Fig.1 Each layer sub-table of shaft and chamber cut-through section

3．2 貫通段施工

貫通部位的施工逐幅逐層進(jìn)行。每幅施工程序?yàn)椋罕沏@孔—爆破—出渣—素噴混凝土（δ=5～10 cm）—測(cè)量放樣—拱架及鋼筋網(wǎng)施工—錨桿施工（L=6 m、9 m）—錨筋樁施工（L=20 m、12．5 m）—噴混凝土（δ=20 cm）—測(cè)量放樣—綁扎初期襯砌鋼筋—安裝初期襯砌模板—校核模板—澆筑混凝土（強(qiáng)度等級(jí)為C30）。

3．2．1 開(kāi)挖

開(kāi)挖采用爆破法進(jìn)行，其具體步驟為：（1）由測(cè)量人員確定爆破孔鉆孔位置。鉆孔位置距設(shè)計(jì)開(kāi)挖線處，預(yù)留20 cm保護(hù)層。（2）采用YT28手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔。鉆孔深度及角度按照實(shí)際分層高度及開(kāi)挖斷面確定。（3）進(jìn)行裝藥、聯(lián)網(wǎng)、爆破。裝藥完成后，用黏土將爆破孔塞好。聯(lián)網(wǎng)后，檢查聯(lián)網(wǎng)電路是否通暢。爆破采用松動(dòng)爆破方式，按照“多打孔，少裝藥”的原則［1～2］，1 m3巖石裝炸藥小于1 kg，并且分多段位（3段位及以上）爆破。（4）排險(xiǎn)修邊。爆破之后，采用小型反鏟排險(xiǎn)修邊。（5）出渣。用自卸汽車(chē)將石渣運(yùn)至指定渣場(chǎng)。貫通部位未達(dá)到下部出渣條件時(shí)，出渣通道為豎井，用反鏟挖渣，用自制出渣簍裝渣，用履帶吊垂直運(yùn)輸，吊出后裝卸至自卸車(chē)上，運(yùn)至渣場(chǎng)堆放。貫通部位下部達(dá)到出渣條件時(shí)，直接在2#導(dǎo)流洞進(jìn)口進(jìn)行出渣。

3．2．2 臨時(shí)支護(hù)

針對(duì)散碎沙巖、粉質(zhì)泥巖遇水極易膨脹崩解和容易掉塊的特性，在貫通段，每個(gè)爆破揭露循環(huán)之后，及時(shí)對(duì)開(kāi)挖面噴5～10 cm厚的C20混凝土，進(jìn)行封閉固結(jié)，避免長(zhǎng)時(shí)間暴露開(kāi)挖面圍巖。

3.2.3 系統(tǒng)支護(hù)

豎井及閘室貫通段圍巖自穩(wěn)能力差，同時(shí)開(kāi)挖斷面較大、跨度大，為有效限制變形，主要采用鋼拱架、掛網(wǎng)噴射混凝土、系統(tǒng)錨桿進(jìn)行支護(hù)。

（1）拱架及鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)及拱架自巖面至內(nèi)安裝順序?yàn)殇摻罹W(wǎng)+鋼拱架+鋼筋網(wǎng)+鋼拱架+鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)參數(shù)為Φ12 mm＠150 mm×150 mm，共3層。鋼筋網(wǎng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要焊接牢固。鋼拱架參數(shù)為H150，間距為0．5 m，接頭采用M16高強(qiáng)螺栓連接，并滿焊焊接，以確保拱架連接牢固。在鋼拱架安裝過(guò)程中，拱背與圍巖的間隙用鋼楔楔緊，拱架盡量與圍巖面貼緊。

（2）系統(tǒng)錨桿。采用YT28手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔，孔深為6 m，孔徑為42 mm?？左w應(yīng)與巖面盡量垂直，鉆孔角度偏差不大于10°。鉆孔完成后，用高壓風(fēng)將孔內(nèi)巖屑吹出孔外。因本段圍巖破碎、易塌孔，鉆孔完成后，及時(shí)安裝錨桿桿體。錨桿直徑為30 mm，長(zhǎng)度為6 m，間排距為75 cm×100 cm，間隔布置?？拷凹芴帲^桿端頭20 cm冷彎90°，并與拱架焊接，其余錨桿外露95 cm，埋入初期襯砌混凝土中。錨桿安裝前，將事先備好的水泥藥卷在清水中浸泡2～3 min后，立即用竹竿或錨桿將藥卷塞進(jìn)孔內(nèi)（根據(jù)鉆孔直徑，填塞藥卷量為0．92 kg/m）。然后，采用人工安裝、風(fēng)鎬輔助的方法將錨桿桿體插入孔內(nèi)［3］。

（3）噴射混凝土。采用干噴法進(jìn)行噴射。混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，噴射厚度為30 cm。噴射混凝土?xí)r，噴嘴呈螺旋軌跡運(yùn)行，其運(yùn)行速度應(yīng)保持均勻，并保證噴嘴口距離受?chē)娒?～1．5 m，噴射料束基本垂直于受?chē)娒妗；炷林械乃倌齽┌凑掌渌鄵搅康?%～8%進(jìn)行控制，速凝劑應(yīng)與噴混凝土材料拌和均勻。噴射混凝土終凝2 h后，對(duì)混凝土面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，并在7 d內(nèi)使混凝土面保持濕潤(rùn)狀態(tài)。

3．2．4 加強(qiáng)支護(hù)

為了確保貫通段穩(wěn)定，混凝土噴射完成之后，安裝錨筋樁進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。安裝錨筋樁時(shí)，采用YG80鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，孔深為20 m或12．5 m，孔直徑為200 mm。錨筋樁施工高程分別為23 m、21 m、19 m、17 m、15 m，環(huán)向布置，間距為2 m，施工外露50 cm，其余埋入初期襯砌混凝土中。在沿導(dǎo)流洞軸線上下游幅面處布置長(zhǎng)度為20 m的錨筋樁，在閘室左右兩側(cè)幅面布設(shè)長(zhǎng)度為12．5 m的錨筋樁。錨筋樁由直徑為30 mm的鋼筋制作而成，單根錨筋樁為3×Φ30mm鋼筋，鋼筋接頭處以滿焊焊接，焊接長(zhǎng)度不小于30倍鋼筋直徑。錨筋樁安裝完成后，灌注0．5水灰比的水泥漿，直至回漿管的回漿濃度與進(jìn)漿濃度相同時(shí)為止。

3．2．5 初期混凝土襯砌

支護(hù)完成之后，進(jìn)行初期混凝土襯砌（澆筑C30混凝土1m厚）。初期混凝土綁扎2層鋼筋，內(nèi)外各1層，參數(shù)為2×Φ20 mm＠200 mm×200 mm，箍筋參數(shù)為Φ12＠500 mm×500 mm。安裝P1015及P3015模板，初期襯砌鋼筋保護(hù)層厚5 cm。待驗(yàn)收合格后，進(jìn)行澆筑（泵送入倉(cāng)）。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）在粉質(zhì)泥沙巖地帶進(jìn)行大型豎井與閘室施工時(shí)，采取短進(jìn)尺、弱爆破、合理分層分幅的開(kāi)挖方式，能有效控制圍巖坍塌掉落。

（2）貫通部位施工時(shí)，采取科學(xué)合理的加強(qiáng)支護(hù)措施，對(duì)下部圍巖穩(wěn)定很有幫助。

（3）從錨桿拉拔實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，對(duì)錨桿采取塞填水泥藥卷的工藝能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，合格率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于錨桿注漿。

（4）根據(jù)圍巖實(shí)際情況，對(duì)貫通部位采取科學(xué)合理的分幅，是順利貫通的關(guān)鍵。

［1］ GB 50086-2001，錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］．

［2］ 于書(shū)翰．隧道施工：地下工程與隧道工程專(zhuān)業(yè)用［M］．北京：人民交通出版社，1999：178-203．

［3］ 趙志剛，趙勇．隧道隧洞施工地質(zhì)技術(shù)［M］．北京：中國(guó)鐵道出版社，2001：98-110．

[責(zé)任編輯 楊明慶]

Analysis on Burma THA－HTAY Hydropower Station Shaft and Chamber Cut－through Construction Technique

Wen Congge1，Wen Zhenlei2，Yang Kangwen2
（1．Zhengzhou University of Science&Technology，Zhengzhou 450064，Henan，China；2．The Sixth Engineering Company of China Gezhouba Group Co．，Ltd，Kunming 650000，Yunnan，China）

According to the Burma THA-HTAY hydropower station construction features and the surrounding rock condition of shaft and chamber，it analyzes its shaft and chamber cut-through construction scheme，discusses the reinforcement treatment of shaft bottom and center section pilot tunnel，the excavation，support，concrete lining and other construction technology of cut-through section．

Burma；THA-HTAY hydropower station；powder siltstone；large-scale shaft；chamber；cutthrough technique

TV73

A

10．13681／j．cnki．cn41-1282／tv．2017．02．001

2017-01-16

溫叢格（1987-），女，河南周口人，助教，碩士，主要從事高校土木工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)與研究工作。