長大引水隧洞灌漿施工措施的優(yōu)化

陳 敏，李 泉，王宏剛，鐘久安，李 強，臧 鵬

（1.中電建振沖建設工程股份有限公司，北京 100102；2.國家電投集團云南國際電力投資有限公司，云南昆明 650228；3.四川共拓巖土科技股份有限公司，四川成都 610073）

水利水電建設中的引水隧洞存在許多洞線長、洞徑大的引水隧洞。例如芬蘭赫爾辛基調水工程的派延奈輸水隧洞，其單洞長120km，埋深50～70m；我國某供水工程隧洞，其單洞長度達283.3km，最大埋深774m，為在建世界最長引水隧洞（單洞）；非洲萊索托有壓隧洞，單洞長45km，最大埋深1200m；錦屏二級水電站引水隧洞穿越錦屏山脈，單工作面的施工長度達10km以上，隧洞群總長約118km，開挖洞徑12.4～13m，最大埋深約2525m，埋深超過1500m 的洞段占76.7%；滇中引水工程超長隧洞群，特別是昆玉隧洞、香爐山隧洞從單洞長度、埋深、斷面尺寸等方面，工程綜合規(guī)模、建設難度均居世界前列[1-2]。

長大引水隧洞灌漿工程通常包括：巖溶洞段裸巖灌漿、富水洞段堵水灌漿、不良地質洞段灌漿、引水隧洞混凝土襯前無蓋重防滲固結灌漿、引水隧洞混凝土襯后回填灌漿與系統(tǒng)固結灌漿、與引水隧洞相關聯(lián)的橫向輔助通道封堵施工之回填、固結、接縫、接觸灌漿等[3-5]。

1 長大引水隧洞灌漿工程施工特點

（1）施工難度大。長大引水隧洞由于洞線長穿越的地質條件較復雜，可能會遇到巖溶裂隙水、巖溶、涌水等不良地質。若引水隧洞工程埋深較大，則會面對地應力高、穿越的不同地質單元多，水壓力較大，例如滇中引水香爐山隧洞最大水壓力達12MPa[6-8]，由此可見這類工程的施工難度較大。

（2）施工強度大。長大引水隧洞的洞線長，斷面大、埋深可能大。一般情況下灌漿工程的及時完成是引水隧洞盡早實現(xiàn)充水過水的必要條件。通常情況下，灌漿工程工序安排較晚進行。因此，灌漿工作范圍可能會全洞段覆蓋，同時又受洞內混凝土襯砌進度制約，導致灌漿工程較晚且工期安排異常緊張同時洞內同時施工交通干擾大。由此可見，該灌漿工程總量大、施工作業(yè)面多、高峰強度高、高峰持續(xù)時間久、工期緊張[9]。

（3）施工管理要求高。由于工程量大、作業(yè)面多、施工強度大且持續(xù)時間長、工程質量要求高、工期短等眾多因素對項目施工管理具有一定考驗。

（4）施工協(xié)調任務重。由于灌漿工程與隧洞襯砌澆筑工作疊加且高峰重合，存在大量的交叉施工。對洞內交通、施工順序、施工設備、施工人員、緊急情況處理等事務存在大量的協(xié)調任務[10]，既要保證安全、又要保證進度、還要保證施工質量。

2 施工措施的優(yōu)化

引水隧洞灌漿施工戰(zhàn)線長十余公里，施工組織、水泥漿液輸送、資源配置、施工保障等難度均較大；隧洞斷面大與開挖支護、襯砌等施工均有干擾，施工協(xié)調難度大；灌漿為引水隧洞施工最后一道工序，工程量大、施工強度高、管理要求高、協(xié)調任務重，需要對設備、工藝、組織管理等進行優(yōu)化，保證按時完成灌漿工程。

2.1 灌漿工藝

常規(guī)灌漿主要在于資源的配置、人員的協(xié)調、工序的安排，只要安排合理對工期影響較小。然而突涌水治理、涌水的引排等難點是影響工程的關鍵因素，因此難點處理的灌漿工藝尤為重要。整體工藝拋棄就出水點處理出水點的思路，采取綜合考慮、系統(tǒng)處理的方式。對于大的、較難處理的出水點，制定周密專項處理措施保證施工進度。采取系統(tǒng)布置分流減壓、有序引排，同時采用鋼制沉箱結構快速處理集中涌水點。該方式能夠大大節(jié)省突涌水處理時間。

2.2 資源配置優(yōu)化

（1）鉆孔設備。長大隧洞灌漿工程高峰期單洞鉆孔強度高且鉆灌作業(yè)面數(shù)量多，常規(guī)的鉆孔設備移動不便捷導致需要大量的鉆孔設備，設備數(shù)量眾多不僅占據(jù)空間大還需要大量人工，這樣會進一步加劇洞內交通壓力。另外此類工程的難度還在于可能高達10m的高位鉆孔、多種角度的孔位布置以及小于±1.5°的鉆孔精度控制。在既要保證鉆孔與灌漿質量的前提下，又要提高施工進度，還要控制目標成本，那就需要尋找一種合理的施工方式來解決。

為了提升鉆孔功效高通過必選確定采取功效高、適應性強、機動性高、性能穩(wěn)定同時滿足各種角度孔位的Atlas 多功能多臂鑿巖臺車，再根據(jù)實際需求適當匹配部分常規(guī)鉆孔設備[11-12]，這樣既能保證鉆孔效率，還能實現(xiàn)設備的靈活配置，保障了工程進度。

（2）灌漿設備。由于大量灌漿工作面同時施工且分布較散、常規(guī)灌漿設備大量布置的話導致洞內交通對正常其他施工影響較大。針對灌漿工程和其他工程同步進行的要求，除部分少量特殊洞段使用固定灌漿設備外，其他常規(guī)洞段采用廠家定制的移動式灌漿集成設備。該設備通過軌道進行移動，減小洞內交通干擾。灌漿集成設備具備一定的灌漿量，同時還能完成簡易污水處理及灌漿記錄工作。

2.3 輔助措施優(yōu)化

長大隧洞由于洞線長，為了加快施工速度，有必要將長隧洞分割為若干短的洞段以增加工作面。通常采用平行導洞、橫洞、豎井、斜井等輔助坑道，來改善主洞的運輸條件，減少工序間的干擾。因此，輔助措施要充分利用輔助坑道減少主洞交通的影響。

（1）制供漿系統(tǒng)。主體工程主洞與灌漿交叉施工對洞內交通產生嚴重的干擾，而隧洞洞線長灌漿工程施工作業(yè)面多，集中供漿可能有難度。采取橫向輔助通道布置集中制漿站，每個制漿站負責一定范圍內的供漿任務，且保證連續(xù)3d的灌漿需要。短期制漿站可采取主洞靠邊布置，且不影響洞內交通。該方式可能盡可能保障主洞交通通行的前提下完成大量的灌漿工程。

集中制漿站可由廠家專門定制，采用封閉式水泥料倉，大小外形適應隧道環(huán)境大小，同時便于運輸安裝。輔助坑道應該盡可能預先預留出安裝集中制漿站的位置以保證制漿效率。

（2）供水系統(tǒng)。供水系統(tǒng)采取多點取水、分段供水、縱橫聯(lián)網(wǎng)的方式。即引水隧洞供水管路分別縱向連接至多個水源地，縱向管路上每間隔1km 左右布置橫向連接水管。管路中間安裝高壓閘閥及增壓泵，解決管路檢修和水壓衰減問題。該方式既能保證每個工作面又能保證集中制漿站的用水需求，關鍵也保證了供水的穩(wěn)定性。

（3）供電系統(tǒng)。為保障用電負荷和供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定采取引水隧洞分別敷設了高壓電纜，變壓器布置在隧洞之間的橫向輔助通道內并加裝導向開關用于解決臨時斷電問題[13]。

（4）污水處理。污水處理系統(tǒng)采取集中處理的方式。可根據(jù)現(xiàn)場情況采取洞內處理或洞外處理。洞內充分利用混凝土澆筑時預留的集污坑或其他已有設施，只能在輔助通道內設置沉淀池，還需在邊墻砌筑排污溝將污水匯集。處理后通過管路完成抽排。洞外處理也需要設置集渣坑將鉆孔廢渣匯集后集中清理。

2.4 施工管理優(yōu)化

2.4.1 組織管理

為了保證施工的順利，加強施工組織管理。積極、及時、高效處理灌漿工程遇到的問題。通過編制項目策劃書、增設職能部門、加強資源調配、加強溝通協(xié)調和技術保障等措施，保證項目整體安全順利有序運行[14]。

（1）項目組織機構明確所有人員責任和分工，各司其職，從人員上確保施工順利。

（2）建立考核機制、簽訂目標考核責任書，定期考核，實現(xiàn)作業(yè)機組優(yōu)勝劣汰，保證工程施工質量和效率。

（3）值班領導緊跟一線，第一時間解決現(xiàn)場問題，不能解決的及時上會。

（4）按照時間、施工進度、施工節(jié)點建立例會制度，及時處理施工中遇到問題，保證問題及時解決不拖延。

（5）優(yōu)化灌漿地下水處理工藝，制定專項處理方案。擇優(yōu)儲備地下水處理的專業(yè)團隊，保證隨時到場，保證重難點洞段能夠得到及時快速處理。

2.4.2 進度管理

（1）制定進度激勵措施，激勵項目部和施工隊的工作熱情。引水隧洞施工高峰期是具有工程量大、工期緊、強度高、持續(xù)時間長等特點。為保證灌漿工程順利實現(xiàn)各節(jié)點目標，設置進度獎金。保證質量的前提下以部位和完成量為基數(shù)進行考核獎勵，針對灌漿工程的關鍵線路，設立專項獎金。采取每月考核一次，當月兌現(xiàn)獎金，極大地調動了施工作業(yè)人員積極性。

（2）本灌漿工程的特點要求施工措施到位、及時進行進度糾偏、狠抓落實保證進度。灌漿工程由于不確定因素多，不可避免會出現(xiàn)短暫的工期滯后。項目部對進度計劃實施動態(tài)管理并適時調整，使實施進度計劃更具有實時性、可行性。理清關鍵線路并給予5%～10%提前量，以保證項目進度。最終做到集中精力突破重難點，統(tǒng)籌全局，有條不紊。

（3）設置提前量措施。針對計劃外情況建立針對性的提前量措施。實時跟蹤分析機組工作完成量，補充資源或增加其他機組工程量保證總體進度；針對主洞襯后固結灌漿的工序采取獨立實時進度計劃，實時跟蹤、隨時進場施工；儲備足夠的資源（人材機）以便及時補充。

2.4.3 質量管理

（1）鑒于本工程量大、工作面多、管理人員和口徑多，為保障施工質量，特成立獨立質量管理機構相較于質檢部具有更高的自主性和獨立性——內部第三方，其日常運行和管理權限直接由總公司負責。質量管理機構具有與質檢部相同的工作權限但更具有獨立性。賦予質量考核的一票否決權和資源撤換的最高建議權[15]。本工程各單元質量經(jīng)質檢部檢測合格后，再通過獨立質量管理機構檢查合格后（關鍵部位質量管理機構可以采取自檢和社會第三方同時檢查的方式），才能向外推薦。

（2）公司組建質量管理領導小組直接領導質量管理機構和質檢部，制定質量管理辦法，嚴格執(zhí)行“三檢”制，質量管理機構檢測復核制，未經(jīng)驗收合格決不允許進入下個工序施工。質檢員實行兩班制，并進行現(xiàn)場交接班。對于關鍵工序執(zhí)行100%檢查驗收，一般工序隨機抽檢，比例不低于30%，若抽檢發(fā)現(xiàn)不合格，則翻倍抽檢?，F(xiàn)場重點管控措施包括：孔位、孔向、孔深、鉆孔沖洗等鉆孔工序控制；漿液水灰比、灌漿壓力、結束標準、間歇待凝條件、卡塞位置、封孔壓力和時間等灌漿封孔工序控制等。

（3）為提升相關人員的業(yè)務能力，強化現(xiàn)場質量管控意識，定期組織相關人員針對性的質量培訓。按照施工進度及時間組織每周質量例會及進度質量例會，通報質量問題及整改落實情況，明確未來質量管理重點。對各機組、工區(qū)的質量情況進行綜合評比，并納入項目部工區(qū)和機組月度綜合考評，考評結果與獎勵直接掛鉤，且質量是優(yōu)勝劣汰的重要核心指標。

2.5 其他措施

加強與各參建方就技術、進度、質量等進行溝通與協(xié)調，保證錦屏二級水電站長大引水隧洞灌漿施工工程中遇到的問題能夠第一時間得到解決。通過溝通協(xié)調將灌漿工程的難點、困難及時傳導給上級，給灌漿工程爭取更多的施工協(xié)調以便解決重難點，保障項目的總體順利進行。

3 結論

（1）通過實踐發(fā)現(xiàn)采取優(yōu)化措施后錦屏二級水電站引水隧洞灌漿工程其中的兩條隧洞灌漿工程比業(yè)主規(guī)定的充水節(jié)點分別提前3d 和15d，且目前整體運行情況良好。說明本工程施工措施優(yōu)化合理，組織管理高效。

（2）Atlas 多功能多臂鑿巖臺車與有軌灌漿集成設備的配合使用大大提高了工效。

（3）單獨設立的質量管理機構和常備的質檢部極大的滿足了項目質量管理和質量檢查的需求。由于本灌漿工程的特點決定質量管理難度大，后期質量檢查工作量更大。組建的獨立質量管理機構作為總公司監(jiān)管質量的內部第三方不僅嚴格落實了質量管理而且提供了有力保障。后期聯(lián)合質檢部完成大量的質量檢查，保證了工程的按時驗收。

（4）管理到位、責任到人、激勵機制等措施大大提高了人員的積極性，保證了項目的順利實施。

綜上所述，該工程引水隧洞洞線線長、斷面大、施工組織、施工保障等難度均較大；同時鉆孔灌漿工作范圍全洞段覆蓋與開挖支護、混凝土襯砌等施工存在較大干擾，導致工期緊張、施工協(xié)調難度較大。通過以上的優(yōu)化措施不僅保證了施工進度、保障了施工質量，還提升了人員的管理水平、技術水平等。對類似項目有一定的借鑒。