海南瓊中抽水蓄能電站高壓電纜洞施工技術方案

阮旭光

【摘要】海南瓊中抽水蓄能電站（以下簡稱“海蓄電站”）位于海南省瓊中縣境內，電站安裝3臺單機容量200MW的可逆式水泵水輪發電機組，總容量600MW，工程建成后其主要任務是承擔海南電力系統的調峰、填谷、調頻、調相、緊急事故備用和黑啟動等任務。電站計劃于2014年4月開工，2017年12月底首臺機組投產，總工期為45個月，工期要求為國內蓄能電站之最。海蓄電站高壓電纜洞為斜井式，設計全長544.70m，其中下平洞長130.03m，斜井段長393.49m，上平洞長21.21m。電纜洞上端與地面開關站電纜層相接，下端位于主變排風機室底板，上下髙差176.80m。電纜洞斜洞段標準斷面為城門洞型，開挖斷面為5.0*5.0m，設計采用0.4m厚全斷面襯砌，底部設人行踏步。

【關鍵詞】抽水蓄能；高壓電纜

一、開挖方案

目前，國內豎井、斜井工程開挖方法主要有全斷面開挖和先開挖導洞再進行擴大開挖兩種。

（1）全斷面開挖法。一般采用自上而下進行，全斷面一次爆破成型。該法適用于井底無出渣條件，從井底出渣工期不能滿足要求，或斜井傾角小無法布置溜渣的隧道。

（2）先開挖導井再擴大開挖成型法。導井開挖可采用普通法、一次鉆孔分段爆破法、吊罐法、爬罐法和反井鉆機法。前4種方法由于作業條件差，鉆孔偏斜率大，只能用于較淺的井。采用反井鉆機法后，用勞動力少，適用性強，開挖速度快，此法已成為導井開挖的主要方法。

電纜洞斜洞段長393.49m，單一坡度為26.17°，根斜洞長度及坡度，選擇最優施工方案，分析如下：

1）斜井開挖優先考慮采用反井鉆機法，根據《水電水利工程斜井豎井施工規范（DL/T 5407-2009）》，“長度小于250m，傾角大于45°的斜井，導井開挖宜采用反井鉆機，也可采用爬罐；長度大于250m的斜井，宜采用爬罐開挖反導井，必要時人工開挖正導井相配合，正導井的長度不宜超過150m”，斜井反井鉆施工一般要求坡度大于45°，長度不大于250m，否則反井鉆受重力作用，導孔將偏差較大，加之電纜洞斷面較小，容易造成導孔施工時無法找到，或導孔位置無法滿足后續施工要求，而且溜渣坡度一般不低于32°，否則無法實現自然溜渣，電纜洞采用爬罐法同樣存在溜渣問題，且施工難度、作業風險更大。

2）若采用扒渣機出渣的正井全斷面開挖法，經過對國內扒渣機市場調查，目前扒渣機主要用于煤礦和礦井，通常坡度均小于25°，否則因坡度較大，扒渣機扒渣時易失去平衡，且礦料易從斗車中滾落或在輸送皮帶上打滾。

基于上述考慮，經多方論證，將斜洞段調整為不同坡度的上、下兩段。斜井下段擬采用自下而上施工，即人工配合平臺架手風鉆鉆孔爆破，全斷面開挖，并在底板鋪設鋼板輔助溜渣，洞挖料以爆破后自然溜渣至下平洞段為主，反鏟、人工輔助溜渣。為實現自然溜渣，斜井下段坡度調整為33°，長度為150.00m（超過150m后工效嚴重降低），則斜井上段坡度約為22°，長度為245.20m，可滿足扒渣機正井法施工要求。調整后，高壓電纜洞長度僅增加1.71m，投資增加較小，但因分段施工，有效解決出渣問題，工期可大大縮短。

二、襯砌方案

針對海蓄電站地下水豐富，以及高壓電纜洞使用功能需求，高壓電纜洞設計采用0.4m厚全斷面襯砌，底板設人行踏步。

若采用常規組合模板分倉澆筑，按照先邊頂拱，后底板及踏步的順序澆筑，斜洞上段按9m一倉，斜洞下段按7m一倉分段澆筑，共計50倉，每倉安排4天，至少需要200天，同時還應考慮底板穿插施工的干擾。

為縮短工期，滿足電站投產目標，經分析論證，擬采用滑模技術進行底板及邊墻混凝土澆筑，而頂拱襯砌則調整為拱形波紋鋼屋蓋。調整斷面時主要考慮如下：

1）除圍巖破碎段，其余洞段全斷面襯砌主要考慮防水及美觀，拱形波紋鋼屋蓋可以將洞室滲水引排至兩側邊墻頂部排水溝，再引排至底板兩側邊溝，同樣能夠達到防水及美觀的效果，同時可避免因部分襯砌混凝土質量缺陷而導致防水失效。

2）高壓電纜洞傾角較小，頂拱混凝土自重產生的徑向分力則會較大，滑模時機難以控制，過早滑動模板，則頂拱混凝土易變形、塌落，過晚滑動模板，則容易拉裂混凝土，產生橫向裂縫，以及影響后續的原漿抹面。同時，頂拱襯砌調整為鋼屋蓋，在滑模系統復雜程度、整體工期及造價方面均有一定改善。

綜上所述，海蓄高壓電纜洞斜洞段，除樁號130.030～166.554段因平面拐彎難以采用滑模外，其余洞段均采用滑模連續澆筑邊墻及底板，全斷面襯砌段則待滑模后采用組合模板澆筑頂拱混凝土。

電纜洞滑模澆筑混凝土主要施工工藝如下：

1）底板浮渣采用簡易溜槽配合人工，自上而下清理，鋼筋安裝緊跟底板清理，同樣自上而下施工。鋼筋運輸由運輸小車自上平段運輸至工作面，運輸小車由開挖階段的10t絞車牽引，小車軌道為固定在底板鋼筋上的[12槽鋼。同時，在斜洞右側布置80cm寬鋼制樓梯，作為人員上、下高壓電纜斜洞的通道，鋼樓梯隨混凝土向上澆筑逐漸拆除。

2）滑模系統在加工廠提前制作，因斜洞下段和上段坡度不同，滑模至變坡處需進行改造，為節省改造時間，采用兩套滑模分別施工斜洞上、下段。

3）混凝土采用溜槽由上平洞運輸至倉面，人工配合入倉，底板踏步采用人工立模同時施工。

4）滑模拆除后，斜洞全襯段頂拱采用定型鋼、9mm厚木模進行澆筑，拱形波紋鋼屋蓋同樣緊隨其后施工。

2016年7月28日電纜洞開始底板鋼筋安裝，11月10日完成頂拱襯砌及鋼屋蓋安裝，共歷時102天，比原方案節省約一半的工期。

三、結束語

海蓄電站高壓電纜洞施工過程中對原（常規）方案進行了調整、優化，其目的均是在未大幅增加投資的前提下，通過減小施工難度，減少不確定因素，加快施工進度。其中，開挖方案通過小幅調整斜洞坡度，有效解決了小斷面、緩傾角、長距離隧洞洞挖出渣問題，為該類型隧洞施工提供了新的思路。同時，在襯砌混凝土施工中引進滑模技術，結合設計意圖，提出了可行的替代方案，調整了施工工藝，加快施工進度。

參考文獻：

[1]馬洪琪，周宇，和孫文.中國水利水電地下工程施工[M].北京：中國水利水電出版社，2011

[2] DL/T5407-20O9，水電水利工程斜井豎井施工規范[S].北京：中國電力出版社，2009

[3]DL/T5099-2011，水工建筑物地下工程開挖施工技術規范[S].北京：中國電力出版社，2009