任 仁，劉 旭

(中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610072)

1 概述

青龍水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州九寨溝縣境內(nèi)的白水江下游，為低閘引水式電站，由首部樞紐、引水系統(tǒng)、廠房樞紐組成，以發(fā)電為主，裝機(jī)容量3×34MW。

引水隧洞位于白水江左岸，調(diào)整后的引水隧洞標(biāo)為引水隧洞中段樁號(hào)4+000～12+490.57，總長(zhǎng)度為8494.68m(包括5#主洞上游樁號(hào)調(diào)整增長(zhǎng)的4.11m洞段)，相對(duì)合同引水隧洞增長(zhǎng)了124.68m。引水隧洞開(kāi)挖斷面為馬蹄形斷面，Ⅲ類圍巖開(kāi)挖斷面為6.8m×8.8m，Ⅳ類圍巖開(kāi)挖斷面為7.5m ×9.5m，Ⅴ類圍巖開(kāi)挖斷面為7.9 m×9.9m。襯砌斷面后經(jīng)設(shè)計(jì)優(yōu)化調(diào)整，4+000～5+786、8+184～8+460樁號(hào)段按馬蹄形斷面襯砌，5+786～12+490.6樁號(hào)中的其余洞段按圓形斷面襯砌，Ⅳ、Ⅴ類圍巖周邊實(shí)施固結(jié)灌漿。

青龍水電站引水隧洞工程圍巖地質(zhì)條件復(fù)雜，以Ⅳ類、Ⅴ類圍巖為主，多為花崗斑巖和灰?guī)r。部分洞段為花崗斑巖夾薄層灰?guī)r條帶(俘虜體)洞段。在薄板狀灰?guī)r洞段，圍巖基本無(wú)強(qiáng)度，呈薄層狀～破碎結(jié)構(gòu)，圍巖被地下涌水浸泡軟化，巖體破碎，呈散體狀結(jié)構(gòu)，圍巖極不穩(wěn)定，在地下水作用下易發(fā)生崩塌;花崗斑巖夾薄板狀灰?guī)r俘虜體洞段花崗斑巖裂隙發(fā)育，塊體嵌合弱，呈巖墻形式侵入，受巖墻擴(kuò)張侵入擠壓，巖體完整性極差，基本無(wú)強(qiáng)度，圍巖塊度一般為5～10cm，局部以灰白色巖屑、巖粉為主。開(kāi)挖、支護(hù)過(guò)程中掉塊、坍塌嚴(yán)重。

2 優(yōu)化原因分析

2011年5月8日，樁號(hào)9+130～9+155段發(fā)生大面積塌方。白水江下游總承包項(xiàng)目部積極組織施工單位搶險(xiǎn)施工，2011年9月18日，在準(zhǔn)備對(duì)該段進(jìn)行永久襯砌之時(shí)，再次發(fā)生大面積塌方。兩次大塌方，打亂了整個(gè)青龍水電站的整體施工計(jì)劃，嚴(yán)重影響到項(xiàng)目目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)施工進(jìn)度相對(duì)滯后，施工工期緊張的主因?yàn)?(1)引水隧洞洞內(nèi)空間小，工作面有限且不易鋪開(kāi)。(2)洞內(nèi)施工項(xiàng)目多，相互之間干擾，施工協(xié)調(diào)工作多。(3)施工通道緊張，施工設(shè)備投入有限。(4)引水隧洞底板混凝土結(jié)構(gòu)型式不利于混凝土的快速施工。(5)施工單位的組織管理能力較弱。

根據(jù)整體工期安排，青龍水電站引水隧洞施工進(jìn)入非常關(guān)鍵時(shí)期，由于圓形底板混凝土拖模施工不能實(shí)施平行作業(yè)，成為所有工序的直線控制工期，且4#下～5#上底板混凝土長(zhǎng)度達(dá)3100 m，按照作業(yè)面的施工安排，工期將達(dá)約150d，嚴(yán)重影響項(xiàng)目目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。為研究提高底板混凝土施工進(jìn)度的方法，根據(jù)青龍水電站工程特點(diǎn)和當(dāng)時(shí)的實(shí)際施工情況進(jìn)行了多次現(xiàn)場(chǎng)查勘，對(duì)施工現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對(duì)施工方案進(jìn)行了充分研討，提出了確保青龍水電站引水隧洞施工關(guān)鍵線路4#下～5#上洞段施工滿足“2011年底具備發(fā)電條件”項(xiàng)目目標(biāo)的優(yōu)化方案。

3 優(yōu)化方案

3.1 增設(shè)一支洞封堵閘門

青龍水電站引水隧洞共布置了六條施工支洞，進(jìn)人門分別設(shè)置在3#洞和6#洞(表1)。封堵門間距為8286m。

表1 各施工支洞長(zhǎng)度表

為運(yùn)行中檢修方便，同時(shí)考慮到青龍水電站的工期十分緊張，需要在灌漿和隧洞清理、支洞封堵階段采取特殊手段，進(jìn)一步安排平行作業(yè):在隧洞灌漿及清理的同時(shí)安排支洞封堵。因此，施工通道尤為重要。同時(shí)，由于該洞段為圓形底板，在隧洞中不能進(jìn)行車輛會(huì)車，因此，在隧洞清理過(guò)程中不能投入更多的車輛進(jìn)行清理作業(yè)。故決定在4#洞增設(shè)一進(jìn)人門，以確保隧洞后期施工的高效進(jìn)行。

增加費(fèi)用:閘門制造費(fèi)用約10～14萬(wàn)元，進(jìn)人門安裝費(fèi)用約2萬(wàn)元。

流程:為保證閘門盡快完成制作并投入現(xiàn)場(chǎng)使用(現(xiàn)場(chǎng)具備安裝時(shí)間為2011年10月底)，縮短流程時(shí)間，采用了設(shè)計(jì)變更程序，由采購(gòu)部根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙直接委托青龍水電站閘門制造單位——水電十局進(jìn)行制造。

3.2 隧洞底板優(yōu)化

青龍水電站引水隧洞混凝土施工方式為穿行式臺(tái)車澆筑邊頂拱，然后再用拖模澆筑底板。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，調(diào)整了4#～5#洞底板混凝土結(jié)構(gòu)形式，由圓形底板調(diào)整為平面底板結(jié)構(gòu)形式，為此，選用了三種優(yōu)化方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。三種方案為:

方案一(推薦方案):在現(xiàn)有邊頂拱底邊緣澆筑平底。

方案二:在現(xiàn)有邊頂拱底邊緣安裝40cm小鋼模后澆筑平底。

方案三:在現(xiàn)有邊頂拱底邊緣安裝60cm小鋼模后澆筑平底。

3.2.1 技術(shù)方面

(1)為確保隧洞圓形斷面的受力結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生較大變化，仍然維持圓形斷面的鋼筋結(jié)構(gòu)，鋼筋受力未產(chǎn)生變化，對(duì)隧洞抗壓、抗剪、抗裂均不會(huì)產(chǎn)生很大影響。同時(shí)，調(diào)整后的隧洞過(guò)水面積有所減少，隧洞流速有所增加，但對(duì)隧洞過(guò)流能力影響不大;

(2)由于底板混凝土厚度增加較多，正常厚度為1.27～1.58m，加上該洞段超挖超填嚴(yán)重，底部混凝土厚度達(dá)到2m左右?？紤]到底板混凝土厚度已經(jīng)較大，有必要對(duì)底板的固結(jié)灌漿進(jìn)行優(yōu)化(減少或取消)。由此，將原設(shè)計(jì)的圓形底板調(diào)整為平面底板結(jié)構(gòu)形式，取消相應(yīng)的底板固結(jié)灌漿。對(duì)該技術(shù)方案進(jìn)行分析，并經(jīng)設(shè)計(jì)按照設(shè)計(jì)計(jì)算思路和理論進(jìn)行驗(yàn)證和確認(rèn)，技術(shù)上可行。

3.2.2 經(jīng)濟(jì)方面

由于按照上述方案將增加部分底板混凝土工程量，同時(shí)增加部分成本。經(jīng)過(guò)計(jì)算，方案一增加混凝土澆筑13889m3，增加費(fèi)用352萬(wàn)元;方案二增加混凝土澆筑9983m3，增加費(fèi)用325萬(wàn)元;方案三增加混凝土澆筑8378m3，增加費(fèi)用273萬(wàn)元。

3.2.3 工期方面

根據(jù)青龍水電站剩余工程施工計(jì)劃，4#洞下游936m底板混凝土開(kāi)始施工時(shí)間為2011年10月10日，施工強(qiáng)度為450m/月，完成時(shí)間為2011年12月10日;5#洞上游1297m鋼筋混凝土底板開(kāi)始施工時(shí)間為2011年8月15日，施工強(qiáng)度為400m/月，完成時(shí)間為2011年11月30日。但上述施工強(qiáng)度是根據(jù)“2011年底具備發(fā)電條件”這一項(xiàng)目目標(biāo)進(jìn)行工期倒排后計(jì)算的施工強(qiáng)度。根據(jù)此前4#洞上游底板拖模施工情況，鑒于拖模施工特性，要想實(shí)現(xiàn)這一強(qiáng)度的底板施工非常困難(此前已經(jīng)實(shí)施的最大月強(qiáng)度不足400m)。若按照上述建議進(jìn)行優(yōu)化，采用平面底板結(jié)構(gòu)后，底板混凝土的施工將不再使用模板(或使用少量的邊墻小模板而不使用拖模)，施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，底板混凝土施工強(qiáng)度將明顯提高，按480m/月施工強(qiáng)度計(jì)算，4#下游底板混凝土將在11月底施工完成，5#上游底板混凝土施工將在11月初施工完成(若不用拖模，底板澆筑過(guò)程中具備跳倉(cāng)澆筑的條件，將更進(jìn)一步加快底板施工工期)。同時(shí)，由于交通條件的改變，洞內(nèi)灌漿施工工作面和隧洞清理工作均可以投入更多資源進(jìn)行施工，進(jìn)而確保隧洞施工任務(wù)的完成，這對(duì)于年底發(fā)電的項(xiàng)目目標(biāo)將是有力保障。因此，該方案對(duì)本項(xiàng)目工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了非常強(qiáng)有力的保障，并在很大程度上使工期有所提前。

3.2.4 成果比較

表2中的數(shù)據(jù)均為未考慮底板固結(jié)灌漿優(yōu)化的情況。

表2 三種優(yōu)化方案比較表

根據(jù)設(shè)計(jì)文件，所涉及洞段范圍底板的固結(jié)灌漿總量為7842孔延m。根據(jù)青龍水電站引水隧洞標(biāo)灌漿試驗(yàn)成果，超灌按650kg/m，800元/t計(jì)算，同時(shí)考慮水泥價(jià)差170元/t，減少費(fèi)用為7842m ×108.06 元/m+7842m ×0.65t/m ×970 元/t=579.18(萬(wàn)元)。

考慮到底板混凝土厚度較大，對(duì)該洞段的固結(jié)灌漿予以優(yōu)化，完全能由此部分或全部抵消上述混凝土導(dǎo)致的費(fèi)用增加。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)綜合比較后，成都院項(xiàng)目管理部批復(fù)同意使用第一種推薦方案。該優(yōu)化方案在青龍水電站4#下～5#上已經(jīng)付諸實(shí)施，取得了顯著的效果。該優(yōu)化方案是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工管理遇到的實(shí)際困難，EPC項(xiàng)目部有針對(duì)性的提出解決問(wèn)題的優(yōu)化方案，能夠體現(xiàn)EPC項(xiàng)目的先進(jìn)性，靈活高效的解決了現(xiàn)場(chǎng)的施工難題，使整個(gè)工程按照既定的目標(biāo)推進(jìn)，是一種成功的工程管理模式。