長大引水隧洞灌漿施工措施的優(yōu)化

陳 敏，李 泉，王宏剛，鐘久安，李 強(qiáng)，臧 鵬

（1.中電建振沖建設(shè)工程股份有限公司，北京 100102；2.國家電投集團(tuán)云南國際電力投資有限公司，云南昆明 650228；3.四川共拓巖土科技股份有限公司，四川成都 610073）

水利水電建設(shè)中的引水隧洞存在許多洞線長、洞徑大的引水隧洞。例如芬蘭赫爾辛基調(diào)水工程的派延奈輸水隧洞，其單洞長120km，埋深50～70m；我國某供水工程隧洞，其單洞長度達(dá)283.3km，最大埋深774m，為在建世界最長引水隧洞（單洞）；非洲萊索托有壓隧洞，單洞長45km，最大埋深1200m；錦屏二級水電站引水隧洞穿越錦屏山脈，單工作面的施工長度達(dá)10km以上，隧洞群總長約118km，開挖洞徑12.4～13m，最大埋深約2525m，埋深超過1500m 的洞段占76.7%；滇中引水工程超長隧洞群，特別是昆玉隧洞、香爐山隧洞從單洞長度、埋深、斷面尺寸等方面，工程綜合規(guī)模、建設(shè)難度均居世界前列[1-2]。

長大引水隧洞灌漿工程通常包括：巖溶洞段裸巖灌漿、富水洞段堵水灌漿、不良地質(zhì)洞段灌漿、引水隧洞混凝土襯前無蓋重防滲固結(jié)灌漿、引水隧洞混凝土襯后回填灌漿與系統(tǒng)固結(jié)灌漿、與引水隧洞相關(guān)聯(lián)的橫向輔助通道封堵施工之回填、固結(jié)、接縫、接觸灌漿等[3-5]。

1 長大引水隧洞灌漿工程施工特點(diǎn)

（1）施工難度大。長大引水隧洞由于洞線長穿越的地質(zhì)條件較復(fù)雜，可能會遇到巖溶裂隙水、巖溶、涌水等不良地質(zhì)。若引水隧洞工程埋深較大，則會面對地應(yīng)力高、穿越的不同地質(zhì)單元多，水壓力較大，例如滇中引水香爐山隧洞最大水壓力達(dá)12MPa[6-8]，由此可見這類工程的施工難度較大。

（2）施工強(qiáng)度大。長大引水隧洞的洞線長，斷面大、埋深可能大。一般情況下灌漿工程的及時完成是引水隧洞盡早實(shí)現(xiàn)充水過水的必要條件。通常情況下，灌漿工程工序安排較晚進(jìn)行。因此，灌漿工作范圍可能會全洞段覆蓋，同時又受洞內(nèi)混凝土襯砌進(jìn)度制約，導(dǎo)致灌漿工程較晚且工期安排異常緊張同時洞內(nèi)同時施工交通干擾大。由此可見，該灌漿工程總量大、施工作業(yè)面多、高峰強(qiáng)度高、高峰持續(xù)時間久、工期緊張[9]。

（3）施工管理要求高。由于工程量大、作業(yè)面多、施工強(qiáng)度大且持續(xù)時間長、工程質(zhì)量要求高、工期短等眾多因素對項(xiàng)目施工管理具有一定考驗(yàn)。

（4）施工協(xié)調(diào)任務(wù)重。由于灌漿工程與隧洞襯砌澆筑工作疊加且高峰重合，存在大量的交叉施工。對洞內(nèi)交通、施工順序、施工設(shè)備、施工人員、緊急情況處理等事務(wù)存在大量的協(xié)調(diào)任務(wù)[10]，既要保證安全、又要保證進(jìn)度、還要保證施工質(zhì)量。

2 施工措施的優(yōu)化

引水隧洞灌漿施工戰(zhàn)線長十余公里，施工組織、水泥漿液輸送、資源配置、施工保障等難度均較大；隧洞斷面大與開挖支護(hù)、襯砌等施工均有干擾，施工協(xié)調(diào)難度大；灌漿為引水隧洞施工最后一道工序，工程量大、施工強(qiáng)度高、管理要求高、協(xié)調(diào)任務(wù)重，需要對設(shè)備、工藝、組織管理等進(jìn)行優(yōu)化，保證按時完成灌漿工程。

2.1 灌漿工藝

常規(guī)灌漿主要在于資源的配置、人員的協(xié)調(diào)、工序的安排，只要安排合理對工期影響較小。然而突涌水治理、涌水的引排等難點(diǎn)是影響工程的關(guān)鍵因素，因此難點(diǎn)處理的灌漿工藝尤為重要。整體工藝拋棄就出水點(diǎn)處理出水點(diǎn)的思路，采取綜合考慮、系統(tǒng)處理的方式。對于大的、較難處理的出水點(diǎn)，制定周密專項(xiàng)處理措施保證施工進(jìn)度。采取系統(tǒng)布置分流減壓、有序引排，同時采用鋼制沉箱結(jié)構(gòu)快速處理集中涌水點(diǎn)。該方式能夠大大節(jié)省突涌水處理時間。

2.2 資源配置優(yōu)化

（1）鉆孔設(shè)備。長大隧洞灌漿工程高峰期單洞鉆孔強(qiáng)度高且鉆灌作業(yè)面數(shù)量多，常規(guī)的鉆孔設(shè)備移動不便捷導(dǎo)致需要大量的鉆孔設(shè)備，設(shè)備數(shù)量眾多不僅占據(jù)空間大還需要大量人工，這樣會進(jìn)一步加劇洞內(nèi)交通壓力。另外此類工程的難度還在于可能高達(dá)10m的高位鉆孔、多種角度的孔位布置以及小于±1.5°的鉆孔精度控制。在既要保證鉆孔與灌漿質(zhì)量的前提下，又要提高施工進(jìn)度，還要控制目標(biāo)成本，那就需要尋找一種合理的施工方式來解決。

為了提升鉆孔功效高通過必選確定采取功效高、適應(yīng)性強(qiáng)、機(jī)動性高、性能穩(wěn)定同時滿足各種角度孔位的Atlas 多功能多臂鑿巖臺車，再根據(jù)實(shí)際需求適當(dāng)匹配部分常規(guī)鉆孔設(shè)備[11-12]，這樣既能保證鉆孔效率，還能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的靈活配置，保障了工程進(jìn)度。

（2）灌漿設(shè)備。由于大量灌漿工作面同時施工且分布較散、常規(guī)灌漿設(shè)備大量布置的話導(dǎo)致洞內(nèi)交通對正常其他施工影響較大。針對灌漿工程和其他工程同步進(jìn)行的要求，除部分少量特殊洞段使用固定灌漿設(shè)備外，其他常規(guī)洞段采用廠家定制的移動式灌漿集成設(shè)備。該設(shè)備通過軌道進(jìn)行移動，減小洞內(nèi)交通干擾。灌漿集成設(shè)備具備一定的灌漿量，同時還能完成簡易污水處理及灌漿記錄工作。

2.3 輔助措施優(yōu)化

長大隧洞由于洞線長，為了加快施工速度，有必要將長隧洞分割為若干短的洞段以增加工作面。通常采用平行導(dǎo)洞、橫洞、豎井、斜井等輔助坑道，來改善主洞的運(yùn)輸條件，減少工序間的干擾。因此，輔助措施要充分利用輔助坑道減少主洞交通的影響。

（1）制供漿系統(tǒng)。主體工程主洞與灌漿交叉施工對洞內(nèi)交通產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，而隧洞洞線長灌漿工程施工作業(yè)面多，集中供漿可能有難度。采取橫向輔助通道布置集中制漿站，每個制漿站負(fù)責(zé)一定范圍內(nèi)的供漿任務(wù)，且保證連續(xù)3d的灌漿需要。短期制漿站可采取主洞靠邊布置，且不影響洞內(nèi)交通。該方式可能盡可能保障主洞交通通行的前提下完成大量的灌漿工程。

集中制漿站可由廠家專門定制，采用封閉式水泥料倉，大小外形適應(yīng)隧道環(huán)境大小，同時便于運(yùn)輸安裝。輔助坑道應(yīng)該盡可能預(yù)先預(yù)留出安裝集中制漿站的位置以保證制漿效率。

（2）供水系統(tǒng)。供水系統(tǒng)采取多點(diǎn)取水、分段供水、縱橫聯(lián)網(wǎng)的方式。即引水隧洞供水管路分別縱向連接至多個水源地，縱向管路上每間隔1km 左右布置橫向連接水管。管路中間安裝高壓閘閥及增壓泵，解決管路檢修和水壓衰減問題。該方式既能保證每個工作面又能保證集中制漿站的用水需求，關(guān)鍵也保證了供水的穩(wěn)定性。

（3）供電系統(tǒng)。為保障用電負(fù)荷和供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定采取引水隧洞分別敷設(shè)了高壓電纜，變壓器布置在隧洞之間的橫向輔助通道內(nèi)并加裝導(dǎo)向開關(guān)用于解決臨時斷電問題[13]。

（4）污水處理。污水處理系統(tǒng)采取集中處理的方式。可根據(jù)現(xiàn)場情況采取洞內(nèi)處理或洞外處理。洞內(nèi)充分利用混凝土澆筑時預(yù)留的集污坑或其他已有設(shè)施，只能在輔助通道內(nèi)設(shè)置沉淀池，還需在邊墻砌筑排污溝將污水匯集。處理后通過管路完成抽排。洞外處理也需要設(shè)置集渣坑將鉆孔廢渣匯集后集中清理。

2.4 施工管理優(yōu)化

2.4.1 組織管理

為了保證施工的順利，加強(qiáng)施工組織管理。積極、及時、高效處理灌漿工程遇到的問題。通過編制項(xiàng)目策劃書、增設(shè)職能部門、加強(qiáng)資源調(diào)配、加強(qiáng)溝通協(xié)調(diào)和技術(shù)保障等措施，保證項(xiàng)目整體安全順利有序運(yùn)行[14]。

（1）項(xiàng)目組織機(jī)構(gòu)明確所有人員責(zé)任和分工，各司其職，從人員上確保施工順利。

（2）建立考核機(jī)制、簽訂目標(biāo)考核責(zé)任書，定期考核，實(shí)現(xiàn)作業(yè)機(jī)組優(yōu)勝劣汰，保證工程施工質(zhì)量和效率。

（3）值班領(lǐng)導(dǎo)緊跟一線，第一時間解決現(xiàn)場問題，不能解決的及時上會。

（4）按照時間、施工進(jìn)度、施工節(jié)點(diǎn)建立例會制度，及時處理施工中遇到問題，保證問題及時解決不拖延。

（5）優(yōu)化灌漿地下水處理工藝，制定專項(xiàng)處理方案。擇優(yōu)儲備地下水處理的專業(yè)團(tuán)隊(duì)，保證隨時到場，保證重難點(diǎn)洞段能夠得到及時快速處理。

2.4.2 進(jìn)度管理

（1）制定進(jìn)度激勵措施，激勵項(xiàng)目部和施工隊(duì)的工作熱情。引水隧洞施工高峰期是具有工程量大、工期緊、強(qiáng)度高、持續(xù)時間長等特點(diǎn)。為保證灌漿工程順利實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，設(shè)置進(jìn)度獎金。保證質(zhì)量的前提下以部位和完成量為基數(shù)進(jìn)行考核獎勵，針對灌漿工程的關(guān)鍵線路，設(shè)立專項(xiàng)獎金。采取每月考核一次，當(dāng)月兌現(xiàn)獎金，極大地調(diào)動了施工作業(yè)人員積極性。

（2）本灌漿工程的特點(diǎn)要求施工措施到位、及時進(jìn)行進(jìn)度糾偏、狠抓落實(shí)保證進(jìn)度。灌漿工程由于不確定因素多，不可避免會出現(xiàn)短暫的工期滯后。項(xiàng)目部對進(jìn)度計(jì)劃實(shí)施動態(tài)管理并適時調(diào)整，使實(shí)施進(jìn)度計(jì)劃更具有實(shí)時性、可行性。理清關(guān)鍵線路并給予5%～10%提前量，以保證項(xiàng)目進(jìn)度。最終做到集中精力突破重難點(diǎn)，統(tǒng)籌全局，有條不紊。

（3）設(shè)置提前量措施。針對計(jì)劃外情況建立針對性的提前量措施。實(shí)時跟蹤分析機(jī)組工作完成量，補(bǔ)充資源或增加其他機(jī)組工程量保證總體進(jìn)度；針對主洞襯后固結(jié)灌漿的工序采取獨(dú)立實(shí)時進(jìn)度計(jì)劃，實(shí)時跟蹤、隨時進(jìn)場施工；儲備足夠的資源（人材機(jī)）以便及時補(bǔ)充。

2.4.3 質(zhì)量管理

（1）鑒于本工程量大、工作面多、管理人員和口徑多，為保障施工質(zhì)量，特成立獨(dú)立質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)相較于質(zhì)檢部具有更高的自主性和獨(dú)立性——內(nèi)部第三方，其日常運(yùn)行和管理權(quán)限直接由總公司負(fù)責(zé)。質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)具有與質(zhì)檢部相同的工作權(quán)限但更具有獨(dú)立性。賦予質(zhì)量考核的一票否決權(quán)和資源撤換的最高建議權(quán)[15]。本工程各單元質(zhì)量經(jīng)質(zhì)檢部檢測合格后，再通過獨(dú)立質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)檢查合格后（關(guān)鍵部位質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)可以采取自檢和社會第三方同時檢查的方式），才能向外推薦。

（2）公司組建質(zhì)量管理領(lǐng)導(dǎo)小組直接領(lǐng)導(dǎo)質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)和質(zhì)檢部，制定質(zhì)量管理辦法，嚴(yán)格執(zhí)行“三檢”制，質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)檢測復(fù)核制，未經(jīng)驗(yàn)收合格決不允許進(jìn)入下個工序施工。質(zhì)檢員實(shí)行兩班制，并進(jìn)行現(xiàn)場交接班。對于關(guān)鍵工序執(zhí)行100%檢查驗(yàn)收，一般工序隨機(jī)抽檢，比例不低于30%，若抽檢發(fā)現(xiàn)不合格，則翻倍抽檢。現(xiàn)場重點(diǎn)管控措施包括：孔位、孔向、孔深、鉆孔沖洗等鉆孔工序控制；漿液水灰比、灌漿壓力、結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)、間歇待凝條件、卡塞位置、封孔壓力和時間等灌漿封孔工序控制等。

（3）為提升相關(guān)人員的業(yè)務(wù)能力，強(qiáng)化現(xiàn)場質(zhì)量管控意識，定期組織相關(guān)人員針對性的質(zhì)量培訓(xùn)。按照施工進(jìn)度及時間組織每周質(zhì)量例會及進(jìn)度質(zhì)量例會，通報(bào)質(zhì)量問題及整改落實(shí)情況，明確未來質(zhì)量管理重點(diǎn)。對各機(jī)組、工區(qū)的質(zhì)量情況進(jìn)行綜合評比，并納入項(xiàng)目部工區(qū)和機(jī)組月度綜合考評，考評結(jié)果與獎勵直接掛鉤，且質(zhì)量是優(yōu)勝劣汰的重要核心指標(biāo)。

2.5 其他措施

加強(qiáng)與各參建方就技術(shù)、進(jìn)度、質(zhì)量等進(jìn)行溝通與協(xié)調(diào)，保證錦屏二級水電站長大引水隧洞灌漿施工工程中遇到的問題能夠第一時間得到解決。通過溝通協(xié)調(diào)將灌漿工程的難點(diǎn)、困難及時傳導(dǎo)給上級，給灌漿工程爭取更多的施工協(xié)調(diào)以便解決重難點(diǎn)，保障項(xiàng)目的總體順利進(jìn)行。

3 結(jié)論

（1）通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)采取優(yōu)化措施后錦屏二級水電站引水隧洞灌漿工程其中的兩條隧洞灌漿工程比業(yè)主規(guī)定的充水節(jié)點(diǎn)分別提前3d 和15d，且目前整體運(yùn)行情況良好。說明本工程施工措施優(yōu)化合理，組織管理高效。

（2）Atlas 多功能多臂鑿巖臺車與有軌灌漿集成設(shè)備的配合使用大大提高了工效。

（3）單獨(dú)設(shè)立的質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)和常備的質(zhì)檢部極大的滿足了項(xiàng)目質(zhì)量管理和質(zhì)量檢查的需求。由于本灌漿工程的特點(diǎn)決定質(zhì)量管理難度大，后期質(zhì)量檢查工作量更大。組建的獨(dú)立質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)作為總公司監(jiān)管質(zhì)量的內(nèi)部第三方不僅嚴(yán)格落實(shí)了質(zhì)量管理而且提供了有力保障。后期聯(lián)合質(zhì)檢部完成大量的質(zhì)量檢查，保證了工程的按時驗(yàn)收。

（4）管理到位、責(zé)任到人、激勵機(jī)制等措施大大提高了人員的積極性，保證了項(xiàng)目的順利實(shí)施。

綜上所述，該工程引水隧洞洞線線長、斷面大、施工組織、施工保障等難度均較大；同時鉆孔灌漿工作范圍全洞段覆蓋與開挖支護(hù)、混凝土襯砌等施工存在較大干擾，導(dǎo)致工期緊張、施工協(xié)調(diào)難度較大。通過以上的優(yōu)化措施不僅保證了施工進(jìn)度、保障了施工質(zhì)量，還提升了人員的管理水平、技術(shù)水平等。對類似項(xiàng)目有一定的借鑒。