引水隧洞主洞開挖工序研究

孫根江

（中國安能集團第三工程局）

0 前言

硬梁包水電站位于四川省甘孜藏族自治州瀘定縣冷磧鎮境內的大渡河干流上。硬梁包水電站工程規模為二等大（2）型，電站4 臺機組總裝機容量108 萬kW，采用混凝土閘和面板堆石壩+左岸引水系統+地下廠房的樞紐總布置方案。引水系統建筑物包括引水隧洞、調壓室、壓力管道等。

引水隧洞為兩條平行布置的隧洞，引水隧洞在平面布置上共設置5 個轉彎點，轉彎半徑200m 或80m，1#、2#引水隧洞兩洞中心間距為60.0m，內徑為13.1m，進水口底高程 1215.00m，末端調壓室處隧洞底高程 1198.00m,縱坡分別為i1=0.001192、i2=0.001183，洞長分別為14316.909m、14420.679m。本文探討起止樁號0+050～3+995，樁號范圍設置有1#施工支洞、2#施工支洞作為施工期交通通道，工程施工完畢后，2 條施工支洞均要求進行封堵。

1 施工分段

引水隧洞主洞分標起止樁號為（引）0+050～（引）3+995，長度3945 米，規劃有1#施工支洞、2#施工支洞，結合施工支洞的布置，擬分兩個工區組織施工，每個工區以下層施工支洞為界限形成4 個工作面平行施工。

2 開挖支護總體施工順序

從施工支洞與主洞交叉口位置分別朝上、下游方向進行施工，兩條施工支洞連接8 個工作面平行施工。

相鄰洞室開挖時，前后開挖作業面應錯開30m 以上，并在先開挖的同時完成初期支護后再開挖相鄰洞室。

引水隧洞主洞開挖支護分上層、下層進行，上層施工支洞已貫通至2#引水隧洞右側邊墻部位，在工程正式開工后即可進行引水隧洞上層開挖支護，引水隧洞上層根據圍巖類別不同選用不同的方法，上層開挖支護具體程序敘述如下：

（1）Ⅲ類圍巖：分兩序進行開挖，先進行8m×8m（寬×高）中導洞開挖，再進行左、右兩側保護層開挖。左右兩側保護層滯后中導洞2～3 個循環跟進施工，圍巖支護滯后開挖掌子面不大于30m 跟進施工。

（2）Ⅳ、Ⅴ類圍巖：原則上按照先行8m×8m（寬×高）中導洞，再左、右兩側保護跟進開挖的方式，開挖過程中，如遇斷層、不利結構面及軟弱巖層時采取臨時支護措施加強支護，為了減輕水平應力對邊墻穩定性的影響，根據現場情況，必要時選擇左右半洞法或者雙側壁導坑法進行施工。圍巖支護遵循“一循環一支護”的原則進行。

3 引水隧洞主洞開挖方案

基于本Ⅳ、Ⅴ類圍巖占比較大，在施工過程中為避免Ⅳ、Ⅴ類圍巖全斷面開挖完成后暴露過久未進行二次襯砌而發生蠕變問題，二次結構混凝土襯砌必須及時跟進下層開挖支護。因此，將導致二次結構混凝土襯砌與開挖支護平行搭接施工存在一定的交通干擾，為解決施工交通道路問題，主要從以下幾大方案可供選擇，主要包括有：

（1）方案一：按照投標階段待下層全部開挖完成后再進行混凝土澆筑，混凝土先底拱、后邊頂拱的澆筑方式，由里往外進行；

（2）方案二：下層開挖施工與混凝土襯砌平行搭接施工，按照先底拱后邊頂拱的方式由里往外進行，下層采用左右半洞法開挖來保證混凝土施工交通道路；

（3）方案三：下層開挖施工與邊頂拱混凝土襯砌平行搭接施工，邊頂拱混凝土襯砌、灌漿全部完成后由里往外進行底拱混凝土澆筑。

4 開挖方案對比

方案一：待下層全部開挖完成后再進行混凝土澆筑，混凝土先底拱、后邊頂拱的澆筑方式，由里往外進行。按照兩層四序的方式組織進行，即上、下兩層，四序為上層中導洞、上層兩側擴挖、下層中部槽挖、底拱保護層開挖。二次結構砼襯砌不跟進施工，在開挖全部完成后轉入二次結構砼襯砌。砼澆筑分底拱、邊頂拱進行，按照先底拱、后邊頂由里往外依次進行澆筑。開挖支護完成后利用底拱墊渣即形成了交通道路。底拱砼面無需墊渣保護，有利于文明施工。施工干擾小，風水電管線只需拆裝一次，在上層開挖支護完成后風水電管線轉移一次即可。全部開挖結束后才能啟動砼襯砌施工，圍巖開挖暴露時間長，尤其是Ⅳ、Ⅴ類發生蠕變問題導致的安全問題突出。混凝土襯砌為正序常規方法施工，底拱與邊頂拱的縱向接縫的質量更容易控制。無需額外在增加施工成本。

方案二：下層開挖施工與混凝土襯砌平行搭接施工，按照先底拱后邊頂拱的方式由里往外進行，下層采用左右半洞法開挖來保證混凝土施工交通道路。按照兩層四序的方式組織進行，即上、下兩層，四序為上層中導洞、上層兩側擴挖、下層左半洞開挖、下層右半洞開挖。按照兩層四序的方式組織進行，即上、下兩層，四序為上層中導洞、上層兩側擴挖、下層左半洞開挖、下層右半洞開挖。與下層開挖支護平行搭接施工，在開挖完成100 米后即啟動二次結構砼襯砌。砼澆筑分底拱、邊頂拱進行，按照先底拱、后邊頂由里往外依次進行澆筑。下層開挖支護由里往外進行，采用左、右半洞法兩序交替進行，當進行左半洞開挖支護時，右半洞為主要交通道路，當進行右半洞開挖開挖時，左側半洞為主要交通道路，每周循環交替一次。解決后續底拱、邊頂拱砼襯砌施工道路。底拱砼面無需墊渣保護，有利于文明施工。施工干擾大，主要是風水管線重復拆裝，至砼作業面的施工風水電管線每爆破一次，管線都需要拆裝一次，拆裝工作量極大。混凝土襯砌跟進，安全施工較有保證。風水電拆裝次數多，施工干擾大，相比方案一成本增加較多。

方案三：下層開挖施工與邊頂拱混凝土襯砌平行搭接施工，邊頂拱混凝土襯砌、灌漿全部完成后由里往外進行底拱混凝土澆筑。按照兩層三序的方式組織進行，即上、下兩層，三序為上層中導洞、上層兩側擴挖、下層全斷面開挖。與下層開挖支護平行搭接施工，在開挖完成100 米后即啟動二次結構砼襯砌。砼澆筑分邊頂拱、底拱進行，按照先邊頂拱砼襯砌，邊頂拱砼襯砌及灌漿全部結束后進行底拱砼襯砌。開挖支護完成后利用底拱墊渣即形成了交通道路。底拱砼面無需墊渣保護，有利于文明施工。施工干擾較小，風水電管線只需拆裝一次，在上層開挖支護完成后風水電管線轉移一次即可。混凝土襯砌跟進，安全施工較有保證。此方案混凝土襯砌為反序施工，底拱與邊頂拱的縱向接縫的質量相對方案一、方案二控制難度較大。增加了邊頂拱與底拱縱向施工縫的處理，同時邊頂拱襯砌底模的安裝，施工成本相對也有所增加。

5 結語

引水隧洞主洞開挖方案有多種，在施工過程中可以以進度、成本、質量、施工難度等方面為依據，選擇最合適的施工工藝。