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 沖擊式水輪發電機組，采用兩機一管聯合供水。引水發電隧洞布置于右岸，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個鎮墩和221支墩，其中鎮墩平均間距約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#鎮墩～20#鎮墩間)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#鎮墩～13#鎮墩間)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#鎮墩～6#鎮墩間)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，修建鎮墩基礎時，局部可能發生小規模崩塌或滑坡，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域采用不同的施工方法及鎮墩位置加以布置。

(2)施工方法。根據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域并按照不同的施工方法進行施工。

①第一區域(PC3+948.661～PC4+754.028，13#鎮墩～20#鎮墩間)。

第一區域(PC3+948.661～PC4+754.028，13#鎮墩～20#鎮墩間)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。根據設計，本區域平均開挖深度為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(系統支護界限)和位置，然后用人工清理開挖區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第二區域(PC3+081.19～PC3+948.661，6#鎮墩～13#鎮墩間)。

PC3+081.19～PC3+948.661(6#鎮墩～13#鎮墩間)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。根據設計，本區域平均開挖深度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(系統支護界限)和位置，然后用人工清理開挖區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面施工。為給支護作業留有足夠的時間，實際施工時，可以合理安排開挖作業面。開挖順序見圖1。

為了不影響主施工便道的安全，將第二區域的棄渣運至開挖區域右側適當地點。

③第三區域(PC2+639.261～PC3+081.19，1#鎮墩～6#鎮墩間)。

PC2+639.261～PC3+081.19(1#鎮墩～6#鎮墩間)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。根據設計，本區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(系統支護界限)和位置，然后用人工清理開挖區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。本區域開挖自上平段出口開始，由高到低順次開挖，直至第二區域。開挖時使用推土機配合反鏟。先用反鏟形成作業平臺，然后反鏟和推土機在同一平臺作業，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。

第三區域由于推土機作業距離較長，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，直接將棄渣推至開挖區域外。

(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。通過采取分區流水作業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。