海南瓊中抽水蓄能電站高壓電纜洞施工技術(shù)方案

阮旭光

【摘要】海南瓊中抽水蓄能電站（以下簡(jiǎn)稱“海蓄電站”）位于海南省瓊中縣境內(nèi)，電站安裝3臺(tái)單機(jī)容量200MW的可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，總?cè)萘?00MW，工程建成后其主要任務(wù)是承擔(dān)海南電力系統(tǒng)的調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用和黑啟動(dòng)等任務(wù)。電站計(jì)劃于2014年4月開(kāi)工，2017年12月底首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)，總工期為45個(gè)月，工期要求為國(guó)內(nèi)蓄能電站之最。海蓄電站高壓電纜洞為斜井式，設(shè)計(jì)全長(zhǎng)544.70m，其中下平洞長(zhǎng)130.03m，斜井段長(zhǎng)393.49m，上平洞長(zhǎng)21.21m。電纜洞上端與地面開(kāi)關(guān)站電纜層相接，下端位于主變排風(fēng)機(jī)室底板，上下髙差176.80m。電纜洞斜洞段標(biāo)準(zhǔn)斷面為城門洞型，開(kāi)挖斷面為5.0*5.0m，設(shè)計(jì)采用0.4m厚全斷面襯砌，底部設(shè)人行踏步。

【關(guān)鍵詞】抽水蓄能；高壓電纜

一、開(kāi)挖方案

目前，國(guó)內(nèi)豎井、斜井工程開(kāi)挖方法主要有全斷面開(kāi)挖和先開(kāi)挖導(dǎo)洞再進(jìn)行擴(kuò)大開(kāi)挖兩種。

（1）全斷面開(kāi)挖法。一般采用自上而下進(jìn)行，全斷面一次爆破成型。該法適用于井底無(wú)出渣條件，從井底出渣工期不能滿足要求，或斜井傾角小無(wú)法布置溜渣的隧道。

（2）先開(kāi)挖導(dǎo)井再擴(kuò)大開(kāi)挖成型法。導(dǎo)井開(kāi)挖可采用普通法、一次鉆孔分段爆破法、吊罐法、爬罐法和反井鉆機(jī)法。前4種方法由于作業(yè)條件差，鉆孔偏斜率大，只能用于較淺的井。采用反井鉆機(jī)法后，用勞動(dòng)力少，適用性強(qiáng)，開(kāi)挖速度快，此法已成為導(dǎo)井開(kāi)挖的主要方法。

電纜洞斜洞段長(zhǎng)393.49m，單一坡度為26.17°，根斜洞長(zhǎng)度及坡度，選擇最優(yōu)施工方案，分析如下：

1）斜井開(kāi)挖優(yōu)先考慮采用反井鉆機(jī)法，根據(jù)《水電水利工程斜井豎井施工規(guī)范（DL/T 5407-2009）》，“長(zhǎng)度小于250m，傾角大于45°的斜井，導(dǎo)井開(kāi)挖宜采用反井鉆機(jī)，也可采用爬罐；長(zhǎng)度大于250m的斜井，宜采用爬罐開(kāi)挖反導(dǎo)井，必要時(shí)人工開(kāi)挖正導(dǎo)井相配合，正導(dǎo)井的長(zhǎng)度不宜超過(guò)150m”，斜井反井鉆施工一般要求坡度大于45°，長(zhǎng)度不大于250m，否則反井鉆受重力作用，導(dǎo)孔將偏差較大，加之電纜洞斷面較小，容易造成導(dǎo)孔施工時(shí)無(wú)法找到，或?qū)Э孜恢脽o(wú)法滿足后續(xù)施工要求，而且溜渣坡度一般不低于32°，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)自然溜渣，電纜洞采用爬罐法同樣存在溜渣問(wèn)題，且施工難度、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)更大。

2）若采用扒渣機(jī)出渣的正井全斷面開(kāi)挖法，經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)扒渣機(jī)市場(chǎng)調(diào)查，目前扒渣機(jī)主要用于煤礦和礦井，通常坡度均小于25°，否則因坡度較大，扒渣機(jī)扒渣時(shí)易失去平衡，且礦料易從斗車中滾落或在輸送皮帶上打滾。

基于上述考慮，經(jīng)多方論證，將斜洞段調(diào)整為不同坡度的上、下兩段。斜井下段擬采用自下而上施工，即人工配合平臺(tái)架手風(fēng)鉆鉆孔爆破，全斷面開(kāi)挖，并在底板鋪設(shè)鋼板輔助溜渣，洞挖料以爆破后自然溜渣至下平洞段為主，反鏟、人工輔助溜渣。為實(shí)現(xiàn)自然溜渣，斜井下段坡度調(diào)整為33°，長(zhǎng)度為150.00m（超過(guò)150m后工效嚴(yán)重降低），則斜井上段坡度約為22°，長(zhǎng)度為245.20m，可滿足扒渣機(jī)正井法施工要求。調(diào)整后，高壓電纜洞長(zhǎng)度僅增加1.71m，投資增加較小，但因分段施工，有效解決出渣問(wèn)題，工期可大大縮短。

二、襯砌方案

針對(duì)海蓄電站地下水豐富，以及高壓電纜洞使用功能需求，高壓電纜洞設(shè)計(jì)采用0.4m厚全斷面襯砌，底板設(shè)人行踏步。

若采用常規(guī)組合模板分倉(cāng)澆筑，按照先邊頂拱，后底板及踏步的順序澆筑，斜洞上段按9m一倉(cāng)，斜洞下段按7m一倉(cāng)分段澆筑，共計(jì)50倉(cāng)，每倉(cāng)安排4天，至少需要200天，同時(shí)還應(yīng)考慮底板穿插施工的干擾。

為縮短工期，滿足電站投產(chǎn)目標(biāo)，經(jīng)分析論證，擬采用滑模技術(shù)進(jìn)行底板及邊墻混凝土澆筑，而頂拱襯砌則調(diào)整為拱形波紋鋼屋蓋。調(diào)整斷面時(shí)主要考慮如下：

1）除圍巖破碎段，其余洞段全斷面襯砌主要考慮防水及美觀，拱形波紋鋼屋蓋可以將洞室滲水引排至兩側(cè)邊墻頂部排水溝，再引排至底板兩側(cè)邊溝，同樣能夠達(dá)到防水及美觀的效果，同時(shí)可避免因部分襯砌混凝土質(zhì)量缺陷而導(dǎo)致防水失效。

2）高壓電纜洞傾角較小，頂拱混凝土自重產(chǎn)生的徑向分力則會(huì)較大，滑模時(shí)機(jī)難以控制，過(guò)早滑動(dòng)模板，則頂拱混凝土易變形、塌落，過(guò)晚滑動(dòng)模板，則容易拉裂混凝土，產(chǎn)生橫向裂縫，以及影響后續(xù)的原漿抹面。同時(shí)，頂拱襯砌調(diào)整為鋼屋蓋，在滑模系統(tǒng)復(fù)雜程度、整體工期及造價(jià)方面均有一定改善。

綜上所述，海蓄高壓電纜洞斜洞段，除樁號(hào)130.030～166.554段因平面拐彎難以采用滑模外，其余洞段均采用滑模連續(xù)澆筑邊墻及底板，全斷面襯砌段則待滑模后采用組合模板澆筑頂拱混凝土。

電纜洞滑模澆筑混凝土主要施工工藝如下：

1）底板浮渣采用簡(jiǎn)易溜槽配合人工，自上而下清理，鋼筋安裝緊跟底板清理，同樣自上而下施工。鋼筋運(yùn)輸由運(yùn)輸小車自上平段運(yùn)輸至工作面，運(yùn)輸小車由開(kāi)挖階段的10t絞車牽引，小車軌道為固定在底板鋼筋上的[12槽鋼。同時(shí)，在斜洞右側(cè)布置80cm寬鋼制樓梯，作為人員上、下高壓電纜斜洞的通道，鋼樓梯隨混凝土向上澆筑逐漸拆除。

2）滑模系統(tǒng)在加工廠提前制作，因斜洞下段和上段坡度不同，滑模至變坡處需進(jìn)行改造，為節(jié)省改造時(shí)間，采用兩套滑模分別施工斜洞上、下段。

3）混凝土采用溜槽由上平洞運(yùn)輸至倉(cāng)面，人工配合入倉(cāng)，底板踏步采用人工立模同時(shí)施工。

4）滑模拆除后，斜洞全襯段頂拱采用定型鋼、9mm厚木模進(jìn)行澆筑，拱形波紋鋼屋蓋同樣緊隨其后施工。

2016年7月28日電纜洞開(kāi)始底板鋼筋安裝，11月10日完成頂拱襯砌及鋼屋蓋安裝，共歷時(shí)102天，比原方案節(jié)省約一半的工期。

三、結(jié)束語(yǔ)

海蓄電站高壓電纜洞施工過(guò)程中對(duì)原（常規(guī)）方案進(jìn)行了調(diào)整、優(yōu)化，其目的均是在未大幅增加投資的前提下，通過(guò)減小施工難度，減少不確定因素，加快施工進(jìn)度。其中，開(kāi)挖方案通過(guò)小幅調(diào)整斜洞坡度，有效解決了小斷面、緩傾角、長(zhǎng)距離隧洞洞挖出渣問(wèn)題，為該類型隧洞施工提供了新的思路。同時(shí)，在襯砌混凝土施工中引進(jìn)滑模技術(shù)，結(jié)合設(shè)計(jì)意圖，提出了可行的替代方案，調(diào)整了施工工藝，加快施工進(jìn)度。

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