大落差、陡邊坡管槽開挖技術

馬景波

(葛洲壩集團第二工程有限公司，四川成都 610091)

1 概述

會蘭龐雅水電站位于老撾南部波羅芬高原會蘭龐雅河上，距巴塞市約70 km，為引水式電站。廠房位于壩址下游21.44 km，裝有2臺44 MW 沖擊式水輪發(fā)電機組，采用兩機一管聯(lián)合供水。引水發(fā)電隧洞布置于右岸，主要由岸邊塔式進水口、輸水低壓隧洞、調壓井、明管段、輸水高壓隧洞埋管段等組成。低壓段末端接阻抗式調壓井，調壓井后上平段長128 m，其后緊接壓力明鋼管段。

壓力明鋼管起點樁號為PC2+639.261，終于豎井中心，里程為PC4+754.028。平面長度為2038.377 m，斜長2114.767 m;明鋼管段起點中心高程758 m，終點中心高程303 m，起點至終點高差為455 m，鋼管直徑2 m。明管段沿程布置有20個鎮(zhèn)墩和221支墩，其中鎮(zhèn)墩平均間距約112 m，支墩間距平均約10 m。

壓力管道明管段采用WDB620鋼材，屈服強度為490 N/mm2;鋼材彈模E=206 GPa;鋼材密度7.85×103kg/m3;鋼管內徑D=2000 mm;焊縫系數(shù)0.9。沿程內水壓力分布80～600 m。

壓力明鋼管沿線巖層傾向坡內，表層分布有較松散的崩塌堆積塊石、碎石、粘土覆蓋層。在縱剖面上西高東低，自東向西明顯呈階梯狀，沿線山坡坡度為45°～15°，由上而下坡度逐漸變緩，坡腳為寬緩的山溝。

PC3+948.661～PC4+754.028(13#鎮(zhèn)墩～20#鎮(zhèn)墩間)段為第一臺階，平面長度為804.931 m，高差約為41 m，山坡坡度為0°～15°，平均坡度為2.9°，覆蓋層及強風化層厚度為8～12 m。

PC3+081.190～PC3+948.661(6#鎮(zhèn)墩～13#鎮(zhèn)墩間)段為第二臺階，平面長度為839.457 m，高差約為219 m，山坡坡度為15°～30°，平均坡度為14.6°，覆蓋層及強風化層厚度為10～25 m。

PC2+639.261～PC3+081.190(1#鎮(zhèn)墩～6#鎮(zhèn)墩間)段為第三臺階，平面長度為393.989 m，高差約為193 m，山坡坡度為25°～45°，平均坡度為26.1°，覆蓋層及強風化層厚度為10～16 m。

對地層巖性及工程地質進行評價如下:明管沿線地形坡度較陡，巖層傾向坡內，對邊坡穩(wěn)定有利，強風化層深度為7～25 m，但表層分布有較松散的崩塌堆積塊石、碎石，修建鎮(zhèn)墩基礎時，局部可能發(fā)生小規(guī)模崩塌或滑坡，需進行工程處理。

2 采用的施工方法

(1)施工便道布置。目前已經修建完成從廠房引水隧洞上平段出口及調壓井的施工便道，該便道作為高壓明管段施工的主便道。施工支道以主便道為依托，結合明管段土方施工的三個區(qū)域采用不同的施工方法及鎮(zhèn)墩位置加以布置。

(2)施工方法。根據(jù)明管段地形呈階梯狀且平均坡度相差較大的特點，將明管段土方施工劃分為三個區(qū)域并按照不同的施工方法進行施工。

①第一區(qū)域(PC3+948.661～PC4+754.028，13#鎮(zhèn)墩～20#鎮(zhèn)墩間)。

第一區(qū)域(PC3+948.661～PC4+754.028，13#鎮(zhèn)墩～20#鎮(zhèn)墩間)平面長度804.931 m，高差41 m，山坡坡度為0°～15°，平均坡度為2.9°，覆蓋層及強風化層厚8～12 m。根據(jù)設計，本區(qū)域平均開挖深度為7 m，開挖方量約為12萬m3。

施工支道修至開挖主線后，首先進行測量放樣，標識出開挖范圍(系統(tǒng)支護界限)和位置，然后用人工清理開挖區(qū)域內的樹木和有礙雜物，清理范圍延伸至開挖線外側5 m，并將開挖邊線5 m以內的樹根清除。開挖區(qū)域清理完畢，覆蓋層開挖采用反鏟削坡，人工配合修整邊坡。按照測量放樣開口線形成邊坡開口，然后自上而下開挖，并用自卸汽車配合運渣，沿施工道路運至指定渣場。

②第二區(qū)域(PC3+081.19～PC3+948.661，6#鎮(zhèn)墩～13#鎮(zhèn)墩間)。

PC3+081.19～PC3+948.661(6#鎮(zhèn)墩～13#鎮(zhèn)墩間)段為第二臺階，平面長度為839.457 m，高差約為219 m，山坡坡度為15°～30°，平均坡度為14.6°，覆蓋層及強風化層厚度為10～25 m。根據(jù)設計，本區(qū)域平均開挖深度4.5 m，開挖方量約6萬m3。

首先進行測量放樣，標識出開挖范圍(系統(tǒng)支護界限)和位置，然后用人工清理開挖區(qū)域內的樹木和有礙雜物，清理范圍延伸至開挖線外側5 m，并將開挖邊線5 m 以內的樹根清除。開挖區(qū)域清理完畢，反鏟先自下而上第一層開挖形成自卸汽車行駛道路，并用自卸汽車配合運渣至指定渣場，直至一個作業(yè)面開挖完成。然后反鏟自上而下順次進行第二層開挖，人工配合修整邊坡，邊坡坡面一次成型，隨后開始下一個作業(yè)面施工。為給支護作業(yè)留有足夠的時間，實際施工時，可以合理安排開挖作業(yè)面。開挖順序見圖1。

為了不影響主施工便道的安全，將第二區(qū)域的棄渣運至開挖區(qū)域右側適當?shù)攸c。

③第三區(qū)域(PC2+639.261～PC3+081.19，1#鎮(zhèn)墩～6#鎮(zhèn)墩間)。

PC2+639.261～PC3+081.19(1#鎮(zhèn)墩～6#鎮(zhèn)墩間)段為第三臺階，平面長度為393.989 m，高差約為193 m，山坡坡度為25°～35°，平均坡度為26.1°，覆蓋層及強風化層厚度為10～16 m。根據(jù)設計，本區(qū)域平均開挖深度約為3.5 m，開挖方量約為2萬m3。

圖1 開挖順序圖

首先進行測量放樣，標識出開挖范圍(系統(tǒng)支護界限)和位置，然后用人工清理開挖區(qū)域內的樹木和有礙雜物，清理范圍延伸至開挖線外側5 m，并將開挖邊線5 m 以內的樹根清除。開挖區(qū)域清理完畢，首先在開挖線內形成大的平臺作為上方下推料的承料平臺。本區(qū)域開挖自上平段出口開始，由高到低順次開挖，直至第二區(qū)域。開挖時使用推土機配合反鏟。先用反鏟形成作業(yè)平臺，然后反鏟和推土機在同一平臺作業(yè)，推土機將棄渣推至承料平臺，配合自卸汽車裝車運至指定渣場。對于施工中跌落至承料平臺上的材料，使用反鏟或裝載機配合自卸汽車運至指定的渣場。

第三區(qū)域由于推土機作業(yè)距離較長，在保證施工安全及地形許可的前提下，推土機可以橫向作業(yè)，直接將棄渣推至開挖區(qū)域外。

(3)機械設備配置。

主要機械設備配置見表2。

表2 機械設備配置表

3 結語

按照進度計劃，壓力明鋼管管槽土石方開挖應于2012年4月30日完工。通過采取分區(qū)流水作業(yè)并配合不同的施工方法，管槽土石方開挖于2012年3月5日完工，比預計工期提前56 d，很好的實現(xiàn)了預期目標，為雨季之前邊坡支護及混凝土澆筑贏得了寶貴時間。