緩傾角長斜井泄洪洞龍落尾開挖施工

黨鵬亮 邱仲成

（中國水利水電第十四工程局有限公司 云南昆明 650041）

緩傾角長斜井泄洪洞龍落尾開挖施工

黨鵬亮 邱仲成

（中國水利水電第十四工程局有限公司 云南昆明 650041）

緩傾角長斜井開挖一直是大型地下洞室開挖的難點(diǎn)。錦屏一級(jí)水電站泄洪洞龍落尾在開挖施工過程中，采用了“變洞挖為明挖”等巧妙靈活的開挖方式，取得了良好的預(yù)期效果，其經(jīng)驗(yàn)可為今后類似工程施工提供參考。

錦屏一級(jí)水電站；泄洪洞；龍落尾；開挖

1 工程概況

錦屏一級(jí)水電站總裝機(jī)為3600MW，右岸泄洪洞是錦屏一級(jí)水電站的主要泄洪設(shè)施，泄洪水頭、泄洪量、泄洪功率及流速均為國內(nèi)最高水平。泄洪洞由進(jìn)水閘、有壓洞段、地下工作閘門室、無壓洞段、龍落尾段和出口挑坎組成，龍落尾段斷面形式為圓拱直墻型，開挖斷面尺寸為16m× 19.9m～16m×21.4m（寬×高），由上奧奇曲線段、斜坡連接段、反弧曲線段以及下直坡段等組成。其中：奧奇曲線段曲線方程式為Z=（X2/400）+0.023X的拋物線；斜坡與水平夾角為24.36°；反弧段反弧半徑R=300m；下直坡段以8%坡度與出口明渠相接。為滿足泄水安全要求，結(jié)構(gòu)上還另設(shè)計(jì)有4道摻氣坎和3個(gè)補(bǔ)氣洞。

2 施工重難點(diǎn)

（1）龍落尾為大斷面、緩傾角、長斜井，由上奧奇曲線段、斜坡連接段、反弧曲線段以及下直坡段等組成，開挖體型復(fù)雜，成型要求高；

（2）泄洪洞龍落尾段上層開挖時(shí)，由于通風(fēng)循環(huán)通道未形成，通風(fēng)散煙難度較大；

（3）龍落尾體型組成復(fù)雜，大型施工機(jī)械無法正常通行，施工難度較大；

（4）龍落尾平均坡度為24.36°，考慮到工期和設(shè)備條件限制，有軌運(yùn)輸和無軌運(yùn)輸都將無法實(shí)現(xiàn)，渣料運(yùn)輸非常困難。

3 開挖施工技術(shù)

3.1 施工程序

根據(jù)龍落尾體型特點(diǎn)及現(xiàn)場邊界條件巧妙地在龍落尾上、下部各增設(shè)了一條施工支洞，施工支洞采取分岔后形成龍落尾開挖的上、下兩層施工通道（圖1）。

圖1 泄洪洞龍落尾開挖分區(qū)圖

由于泄洪洞龍落尾段系統(tǒng)支護(hù)錨桿為6m和9m，為滿足開挖支護(hù)同步進(jìn)行，泄洪洞龍落尾段分為上下兩層施工，上層開挖高度為9m，下層開挖為10.9～12.4m。上層分為左、右兩邊半幅開挖。從泄洪洞泄1+ 274.948開始向龍落尾上部進(jìn)行上層左半幅施工，待左半幅開挖完成后，進(jìn)行上層右半幅施工，然后進(jìn)行下層施工。

3.2 主要開挖方法

（1）上奧奇曲線段，由上游向下游方向按15%坡度推進(jìn)，中導(dǎo)洞先行、兩側(cè)跟進(jìn)，第一層高度為9m，采用自制臺(tái)車掘進(jìn)直至無法前進(jìn)為止。后續(xù)分層高度為2～3m，自上而下逐層開挖，挖至設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)面及奧奇曲線段終點(diǎn)。

（2）龍落尾下部支洞、反弧曲線段導(dǎo)洞開挖施工與下直坡段開挖同時(shí)進(jìn)行。龍落尾支洞開挖斷面為7m×8m（高×寬），采用手風(fēng)鉆造孔，先進(jìn)行楔形掏槽爆破后再進(jìn)行全斷面造孔爆破，開挖后及時(shí)進(jìn)行支護(hù)。龍落尾支洞推進(jìn)至泄洪洞龍落尾部位時(shí)，向上游轉(zhuǎn)彎進(jìn)入反弧曲線段導(dǎo)洞按15%坡度進(jìn)行上層開挖施工，開挖方式類同施工支洞。

（3）在上奧奇曲線段和反弧曲線段上層開挖完畢，即可進(jìn)行斜坡連接段上層的開挖。上層分為左右半幅施工，左、右半幅開挖斷面均為8m× 9m（寬×高）。上層開挖采用YT28手風(fēng)鉆鉆爆施工光面爆破，出渣利用TSY220（D85P）推土機(jī)和1.5m2挖機(jī)配合推渣至泄洪洞下部洞段施工通道附近，再利用3.4m3裝載機(jī)（或1.5m2）挖機(jī)配合20t自卸車出渣。

（4）斜坡連接段上層開挖形成后，即可利用下部的通道進(jìn)行反弧曲線段的下層開挖支護(hù)施工。在反弧曲線段開挖支護(hù)完成后，形成一個(gè)斜坡連接段下層開挖的集渣場地，為斜坡段的出渣提前準(zhǔn)備。

（5）反弧曲線段的下層開挖完成后，為實(shí)現(xiàn)斜坡連接段下層快速化施工，依托上奧奇曲線段通道及斜坡連接段上層提供的爆破斜臨空面，變洞挖為明挖，采用100B潛孔鉆沿洞軸線造孔。根據(jù)泄洪洞斷面多變的特點(diǎn)，施工分為Ⅱ、Ⅲ兩層順序施工（Ⅲ層為保護(hù)層），均采用自上而下的開挖方法，掌子面為水平面。Ⅱ?qū)娱_挖采用100B潛孔鉆打滿足推土機(jī)和挖機(jī)爬升要求的斜孔（為后續(xù)開挖推渣形成通道）孔深10m，進(jìn)尺豎直厚度為4m，邊墻采用光面爆破。Ⅲ層開挖采用手風(fēng)鉆打平行于設(shè)計(jì)底板線的斜孔，底板和邊墻根據(jù)不同部位沿設(shè)計(jì)邊線打光爆孔，孔深4.8m，進(jìn)尺水平厚2m，以控制底板超欠挖并獲得良好的成型效果。每層開挖均采用推土機(jī)將石渣推至泄洪洞下部洞段施工通道出渣，系統(tǒng)統(tǒng)支護(hù)滯后開挖面6～12m同步進(jìn)行。

（6）下直坡段的開挖須待泄洪洞出口邊坡開挖完成后再進(jìn)行出洞口的開挖支護(hù)。上層利用龍落尾上層支洞向下游方向按15%坡度推進(jìn)，采取先中導(dǎo)洞，后左右半幅推進(jìn)的方式；下層利用龍落尾下層支洞向下游方向按8%坡度全斷面推進(jìn)，并預(yù)留2m底板保護(hù)層最后進(jìn)行水平光爆。

4 幾點(diǎn)體會(huì)

（1）經(jīng)過分析論證后，對(duì)原方案進(jìn)行對(duì)比優(yōu)化增設(shè)下部施工支洞，并結(jié)合上部施工支洞盡快將上層開挖完成，形成下層開挖時(shí)的溜渣井，可大大縮短開挖施工工期；下部施工支洞后期還可作為龍落尾襯砌及泄洪洞出口挑坎混凝土施工運(yùn)料通道。

（2）上層的快速完成為大面爆破提供了臨空面，并進(jìn)一步對(duì)下層開挖方案進(jìn)行優(yōu)化“變洞挖為明挖”，可實(shí)現(xiàn)大孔徑造孔爆破，加快開挖速度。

（3）科學(xué)的開挖程序及施工方法，更有利于保證洞室穩(wěn)定和成型，同時(shí)減小了施工難度，保證了施工質(zhì)量，達(dá)到了預(yù)期效果。

（4）配備合理的工裝設(shè)備，制定優(yōu)良的通風(fēng)方案等均關(guān)系到工程施工的安全、質(zhì)量及進(jìn)度，為此，要求現(xiàn)場配套的施工組織管理水平一定要高。

5 結(jié)語

緩傾角長斜井開挖一直是大斷面隧道施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。我們通過充分的對(duì)比論證分析，合理優(yōu)化開挖及通風(fēng)方案，科學(xué)配置工裝設(shè)備，使錦屏一級(jí)水電站泄洪洞龍落尾開挖施工達(dá)到了預(yù)期效果，平均超挖14.3cm，控制在施工規(guī)范內(nèi)，過程中未出現(xiàn)質(zhì)量、安全事故。聲波監(jiān)測表明松動(dòng)深度只的0.6～1.5m。實(shí)際開挖工期為11個(gè)月，比計(jì)劃的14個(gè)月提前3個(gè)月。對(duì)今后類似工程施工有較大的參考價(jià)值。

圖2 開挖成型后的泄洪洞龍落尾

TV51

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1004-7344（2016）03-0093-01

2016-1-10

黨鵬亮（1982-），男，工程師，本科，主要從事水利水電工程施工技術(shù)及管理工作。