引水隧洞主洞開挖工序研究

孫根江

（中國安能集團第三工程局）

0 前言

硬梁包水電站位于四川省甘孜藏族自治州瀘定縣冷磧鎮(zhèn)境內(nèi)的大渡河干流上。硬梁包水電站工程規(guī)模為二等大（2）型，電站4 臺機組總裝機容量108 萬kW，采用混凝土閘和面板堆石壩+左岸引水系統(tǒng)+地下廠房的樞紐總布置方案。引水系統(tǒng)建筑物包括引水隧洞、調(diào)壓室、壓力管道等。

引水隧洞為兩條平行布置的隧洞，引水隧洞在平面布置上共設(shè)置5 個轉(zhuǎn)彎點，轉(zhuǎn)彎半徑200m 或80m，1#、2#引水隧洞兩洞中心間距為60.0m，內(nèi)徑為13.1m，進水口底高程 1215.00m，末端調(diào)壓室處隧洞底高程 1198.00m,縱坡分別為i1=0.001192、i2=0.001183，洞長分別為14316.909m、14420.679m。本文探討起止樁號0+050～3+995，樁號范圍設(shè)置有1#施工支洞、2#施工支洞作為施工期交通通道，工程施工完畢后，2 條施工支洞均要求進行封堵。

1 施工分段

引水隧洞主洞分標(biāo)起止樁號為（引）0+050～（引）3+995，長度3945 米，規(guī)劃有1#施工支洞、2#施工支洞，結(jié)合施工支洞的布置，擬分兩個工區(qū)組織施工，每個工區(qū)以下層施工支洞為界限形成4 個工作面平行施工。

2 開挖支護總體施工順序

從施工支洞與主洞交叉口位置分別朝上、下游方向進行施工，兩條施工支洞連接8 個工作面平行施工。

相鄰洞室開挖時，前后開挖作業(yè)面應(yīng)錯開30m 以上，并在先開挖的同時完成初期支護后再開挖相鄰洞室。

引水隧洞主洞開挖支護分上層、下層進行，上層施工支洞已貫通至2#引水隧洞右側(cè)邊墻部位，在工程正式開工后即可進行引水隧洞上層開挖支護，引水隧洞上層根據(jù)圍巖類別不同選用不同的方法，上層開挖支護具體程序敘述如下：

（1）Ⅲ類圍巖：分兩序進行開挖，先進行8m×8m（寬×高）中導(dǎo)洞開挖，再進行左、右兩側(cè)保護層開挖。左右兩側(cè)保護層滯后中導(dǎo)洞2～3 個循環(huán)跟進施工，圍巖支護滯后開挖掌子面不大于30m 跟進施工。

（2）Ⅳ、Ⅴ類圍巖：原則上按照先行8m×8m（寬×高）中導(dǎo)洞，再左、右兩側(cè)保護跟進開挖的方式，開挖過程中，如遇斷層、不利結(jié)構(gòu)面及軟弱巖層時采取臨時支護措施加強支護，為了減輕水平應(yīng)力對邊墻穩(wěn)定性的影響，根據(jù)現(xiàn)場情況，必要時選擇左右半洞法或者雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進行施工。圍巖支護遵循“一循環(huán)一支護”的原則進行。

3 引水隧洞主洞開挖方案

基于本Ⅳ、Ⅴ類圍巖占比較大，在施工過程中為避免Ⅳ、Ⅴ類圍巖全斷面開挖完成后暴露過久未進行二次襯砌而發(fā)生蠕變問題，二次結(jié)構(gòu)混凝土襯砌必須及時跟進下層開挖支護。因此，將導(dǎo)致二次結(jié)構(gòu)混凝土襯砌與開挖支護平行搭接施工存在一定的交通干擾，為解決施工交通道路問題，主要從以下幾大方案可供選擇，主要包括有：

（1）方案一：按照投標(biāo)階段待下層全部開挖完成后再進行混凝土澆筑，混凝土先底拱、后邊頂拱的澆筑方式，由里往外進行；

（2）方案二：下層開挖施工與混凝土襯砌平行搭接施工，按照先底拱后邊頂拱的方式由里往外進行，下層采用左右半洞法開挖來保證混凝土施工交通道路；

（3）方案三：下層開挖施工與邊頂拱混凝土襯砌平行搭接施工，邊頂拱混凝土襯砌、灌漿全部完成后由里往外進行底拱混凝土澆筑。

4 開挖方案對比

方案一：待下層全部開挖完成后再進行混凝土澆筑，混凝土先底拱、后邊頂拱的澆筑方式，由里往外進行。按照兩層四序的方式組織進行，即上、下兩層，四序為上層中導(dǎo)洞、上層兩側(cè)擴挖、下層中部槽挖、底拱保護層開挖。二次結(jié)構(gòu)砼襯砌不跟進施工，在開挖全部完成后轉(zhuǎn)入二次結(jié)構(gòu)砼襯砌。砼澆筑分底拱、邊頂拱進行，按照先底拱、后邊頂由里往外依次進行澆筑。開挖支護完成后利用底拱墊渣即形成了交通道路。底拱砼面無需墊渣保護，有利于文明施工。施工干擾小，風(fēng)水電管線只需拆裝一次，在上層開挖支護完成后風(fēng)水電管線轉(zhuǎn)移一次即可。全部開挖結(jié)束后才能啟動砼襯砌施工，圍巖開挖暴露時間長，尤其是Ⅳ、Ⅴ類發(fā)生蠕變問題導(dǎo)致的安全問題突出?；炷烈r砌為正序常規(guī)方法施工，底拱與邊頂拱的縱向接縫的質(zhì)量更容易控制。無需額外在增加施工成本。

方案二：下層開挖施工與混凝土襯砌平行搭接施工，按照先底拱后邊頂拱的方式由里往外進行，下層采用左右半洞法開挖來保證混凝土施工交通道路。按照兩層四序的方式組織進行，即上、下兩層，四序為上層中導(dǎo)洞、上層兩側(cè)擴挖、下層左半洞開挖、下層右半洞開挖。按照兩層四序的方式組織進行，即上、下兩層，四序為上層中導(dǎo)洞、上層兩側(cè)擴挖、下層左半洞開挖、下層右半洞開挖。與下層開挖支護平行搭接施工，在開挖完成100 米后即啟動二次結(jié)構(gòu)砼襯砌。砼澆筑分底拱、邊頂拱進行，按照先底拱、后邊頂由里往外依次進行澆筑。下層開挖支護由里往外進行，采用左、右半洞法兩序交替進行，當(dāng)進行左半洞開挖支護時，右半洞為主要交通道路，當(dāng)進行右半洞開挖開挖時，左側(cè)半洞為主要交通道路，每周循環(huán)交替一次。解決后續(xù)底拱、邊頂拱砼襯砌施工道路。底拱砼面無需墊渣保護，有利于文明施工。施工干擾大，主要是風(fēng)水管線重復(fù)拆裝，至砼作業(yè)面的施工風(fēng)水電管線每爆破一次，管線都需要拆裝一次，拆裝工作量極大。混凝土襯砌跟進，安全施工較有保證。風(fēng)水電拆裝次數(shù)多，施工干擾大，相比方案一成本增加較多。

方案三：下層開挖施工與邊頂拱混凝土襯砌平行搭接施工，邊頂拱混凝土襯砌、灌漿全部完成后由里往外進行底拱混凝土澆筑。按照兩層三序的方式組織進行，即上、下兩層，三序為上層中導(dǎo)洞、上層兩側(cè)擴挖、下層全斷面開挖。與下層開挖支護平行搭接施工，在開挖完成100 米后即啟動二次結(jié)構(gòu)砼襯砌。砼澆筑分邊頂拱、底拱進行，按照先邊頂拱砼襯砌，邊頂拱砼襯砌及灌漿全部結(jié)束后進行底拱砼襯砌。開挖支護完成后利用底拱墊渣即形成了交通道路。底拱砼面無需墊渣保護，有利于文明施工。施工干擾較小，風(fēng)水電管線只需拆裝一次，在上層開挖支護完成后風(fēng)水電管線轉(zhuǎn)移一次即可?；炷烈r砌跟進，安全施工較有保證。此方案混凝土襯砌為反序施工，底拱與邊頂拱的縱向接縫的質(zhì)量相對方案一、方案二控制難度較大。增加了邊頂拱與底拱縱向施工縫的處理，同時邊頂拱襯砌底模的安裝，施工成本相對也有所增加。

5 結(jié)語

引水隧洞主洞開挖方案有多種，在施工過程中可以以進度、成本、質(zhì)量、施工難度等方面為依據(jù)，選擇最合適的施工工藝。