劉洪清 LIU Hong-qing

（中國水利水電建設(shè)工程咨詢中南有限公司，長沙 410000）

（China South Central Water Conservancy&Hydropower Engineering Consulting Co.，Ltd.，Changsha 410000，China）

1 工程概況

雅礱江錦屏二級水電站位于四川省涼山彝族自治州木里、鹽源、冕寧三縣交界處的雅礱江干流錦屏大河彎上，是雅礱江干流上最重要和裝機最大的梯級電站。錦屏二級水電站利用雅礱江下游河段長約150km的大河彎的天然落差，通過長約16.67km的引水隧洞，截彎取直，獲得約310m的水頭。電站總裝機容量4800MW，單機容量600MW。工程樞紐主要由首部攔河閘壩、引水系統(tǒng)和地下廠房三大部分組成，為閘壩、長隧洞、大容量引水式水電站。

在4條引水隧洞末端各設(shè)有一座調(diào)壓室，每座調(diào)壓室主要由阻抗孔、調(diào)壓室豎井、事故閘門布置有關(guān)的閘墩、閘門檢修和啟閉平臺、閘門后通氣孔、調(diào)壓室底部分岔段等組成。調(diào)壓室頂拱開挖斷面為漸變城門洞形，最大開挖尺寸長寬高分別為49.5m×寬22.532～30m×高15.25m，錨噴支護。該調(diào)壓室為目前全亞洲最大的阻抗式調(diào)壓室。如圖1。

圖1 錦屏二級廠區(qū)樞紐調(diào)壓室工程示意圖

錦屏二級廠區(qū)樞紐調(diào)壓室工程于2007年5月1日正式開工。通過施工單位的科學(xué)組織、精心施工和監(jiān)理單位的嚴(yán)格質(zhì)量控制，錦屏二級廠區(qū)樞紐上游調(diào)壓室工程開挖支護取得了良好的效果，并獲得了“錦屏水電工程A級樣板工程”稱號。

圖2

調(diào)壓室頂拱開挖支護是調(diào)壓室工程施工的重點和難點，其開挖施工質(zhì)量要求高、安全風(fēng)險大，也是監(jiān)理工程師質(zhì)量監(jiān)理工作和安全監(jiān)理工作的重點和難點。筆者對此成功的案例進行總結(jié)，希望能對類似工程的監(jiān)理工作有一定的參考價值。

2 錦屏二級廠區(qū)樞紐調(diào)壓室工程的基本地質(zhì)條件

錦屏二級水電站廠區(qū)樞紐調(diào)壓室工程區(qū)出露的地層巖性為三迭系中統(tǒng)鹽塘組第5大層（T2y5），巖性為中細(xì)粒結(jié)晶大理巖和白色粗晶厚層塊狀大理巖。巖層產(chǎn)狀為：N5～20°E，NW∠75～83°。1#、2#調(diào)壓室圍巖以Ⅱ、Ⅲ類為主，局部為Ⅳ類；3#、4#調(diào)壓室圍巖以Ⅲ類為主，部分Ⅳ類，少量Ⅱ類。調(diào)壓室頂拱發(fā)育3組結(jié)構(gòu)面，其中一組為緩傾角結(jié)構(gòu)面、2組中等傾角，3組結(jié)構(gòu)面組合切割形成倒懸楔形體。f7斷層穿過4#調(diào)壓室頂拱上游邊墻，斷層帶寬60cm。

3 調(diào)壓室頂拱開挖支護施工方案及實施

調(diào)壓室頂拱開挖支護施工前，施工單位報送了《調(diào)壓室頂拱開挖支護施工方案》，監(jiān)理工程師對該方案進行了認(rèn)真細(xì)致地審查，以＜關(guān)于《調(diào)壓室頂拱開挖支護施工方案》的審查批復(fù)意見＞對施工方案進行了批復(fù)，提出了一些補充意見和建議以及在施工中應(yīng)注意的問題，并向施工單位提出“將上游調(diào)壓室頂拱開挖支護工程列為創(chuàng)錦屏樣板工程”的建議，得到了施工單位的積極響應(yīng)和具體實施。

3.1 施工程序

調(diào)壓室頂拱為漸變城門洞型，頂拱只進行錨噴支護，頂開挖高度15.25m，拱跨度大（最大開挖跨度30m），為大跨度洞室開挖，開挖質(zhì)量要求高、施工難度及安全風(fēng)險大。為確保頂拱開挖施工質(zhì)量、工程穩(wěn)定和施工安全，針對該工程特點，采取兩層、四區(qū)、六序的開挖支護方案進行施工。其中，Ⅰ區(qū)為中部導(dǎo)洞（寬8.5m）和中部頂拱保護層開挖支護；Ⅱ、Ⅲ區(qū)為左右兩側(cè)擴挖及支護，寬度分別為7.02m和3.73m；Ⅳ區(qū)為底部開挖及支護，寬為22.532～30m。根據(jù)新奧法施工原理，每層、每序開挖完成后適時進行支護施工。開挖支護分層分塊見圖3。

圖3 調(diào)壓室頂拱開挖分層分塊圖

3.2 實施方案

①序施工：

在完成各調(diào)壓室橫向交通洞（8.5*7.35m）后進行調(diào)壓室頂拱①序?qū)Ф撮_挖，導(dǎo)洞底板高程從EL1696.25爬升至EL1704.15后改為平洞開挖，利用交通洞開挖支護時的自制施工鉆爆平臺配合手風(fēng)鉆鉆孔，中間掏槽，按照圖5的爆破網(wǎng)絡(luò)周邊光面爆破，爆破開挖的原則為弱爆破，在滿足開挖質(zhì)量的前提下，盡量采用弱爆破，減少單孔藥量和最大單響藥量，減少開挖爆破對周邊圍巖的擾動破壞。每循環(huán)進尺3m，開挖過程中根據(jù)圍巖情況進行隨機支護。導(dǎo)洞開挖爆破設(shè)計見圖4。

②序施工：

利用①序最后一茬炮的爆破碴料對①序?qū)Ф催M行墊碴處理，利用自制平臺配合手風(fēng)鉆鉆孔，反向進行周邊光面爆破。為避免爆破超挖現(xiàn)象，在頂拱下游側(cè)端墻起點處先向上打垂直預(yù)裂孔，孔距為80cm，其孔內(nèi)不裝藥，完后再進行②序最后一茬炮的爆破開挖施工。②序開挖完成后，為確保開挖后洞室穩(wěn)定，立即進行系統(tǒng)錨桿、鋼筋掛網(wǎng)等支護，調(diào)壓室頂拱所用支護錨桿為機械漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿，其錨桿支護參數(shù)：Ф28，T=120kN，L=6m和Ф32，T=120kN，L=8m，鋼筋網(wǎng)為φ8@15cm*15cm。

頂拱導(dǎo)洞開挖鉆爆參數(shù)表

圖4 調(diào)壓室頂拱中導(dǎo)洞鉆爆設(shè)計圖

機械漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿梅花型交錯布置，間排距均為1.5m。因錨桿的特殊性，利用自制平臺配合FJY25C圓盤鉆造孔，根據(jù)錨桿直徑大小，分別造Ф45mm和Ф55mm的錨桿孔，人工插桿張拉。其施工流程為：施工準(zhǔn)備→測量放線→圓盤鉆造孔→孔道清理→快速水泥砂漿找平→預(yù)應(yīng)力中空錨桿安裝→錨具安裝及施加預(yù)應(yīng)力→從注漿管關(guān)注水泥砂漿→密實度無損檢測。

為保證機械漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿的施工質(zhì)量，在錨桿施加預(yù)應(yīng)力前扭力扳手經(jīng)過率定校核無誤后方用于錨桿張拉施工。錨桿施工完成后，進行鋼筋網(wǎng)制安。

③序施工：

待②序開挖支護施工完成后，開始進行③序降底板高程開挖施工，將中導(dǎo)洞開挖成型的地板高程開挖下降3.15m。完后進行兩側(cè)④⑤序施工。

④⑤序施工：

待③序施工完成后，從上游側(cè)端墻向下游側(cè)進行頂拱④⑤序開挖施工；施工中為避免超挖，在頂拱上游側(cè)端墻終點處先向左右兩側(cè)打預(yù)裂孔，孔距為80cm，其孔內(nèi)不裝藥，后進行第一茬開挖爆破施工，完后利用自制平臺配合手風(fēng)鉆造孔，完后按照圖5的爆破網(wǎng)絡(luò)圖進行周邊光面爆破。

開挖完成后立即進行頂拱錨桿、鋼筋掛網(wǎng)支護施工。由于④⑤序開挖完后，錨桿支護工程量較大，為提高工作效率，錨桿施工采用三臂鉆造孔。在完成錨桿及鋼筋掛網(wǎng)后，立即采用濕噴臺車進行上半層頂拱混凝土噴射施工。在④⑤序開挖過程中，上下游端墻開挖均預(yù)先垂直預(yù)裂孔后進行光面爆破開挖。開挖爆破設(shè)計見圖5。

4、5序典型斷面鉆爆參數(shù)表

圖5 調(diào)壓室頂拱④⑤序鉆爆設(shè)計圖

⑥序施工：

待④⑤序開挖支護全部完成后，利用自制鉆爆平臺配合手風(fēng)鉆造孔，先進行頂拱開挖周邊預(yù)裂爆破，預(yù)裂孔間距為60cm，然后進行全斷面光面爆破開挖施工。開挖完成后利用自制平臺完成剩余錨桿支護，安裝鋼筋網(wǎng)，濕噴臺車噴射混凝土。

4 增加隨機支護

在調(diào)壓室頂拱開挖支護過程中除適時按設(shè)計要求進行系統(tǒng)支護外，遇到一些地質(zhì)條件較差洞段和部位，監(jiān)理工程師及時組織施工、設(shè)計和業(yè)主單位進行協(xié)商，相應(yīng)增加了一些隨機支護。如，3#、4#調(diào)壓室頂拱多處揭露出溶洞和巖溶裂隙，為保證頂拱圍巖穩(wěn)定，在發(fā)育溶洞和巖溶裂隙部位增加布置了φ28、@0.75m的鋼筋肋拱，并對原系統(tǒng)機械漲殼式中空注漿錨桿進行排間加密；對頂拱存在緩傾結(jié)構(gòu)面和存在局部不穩(wěn)定楔形體的地段，在原布置φ8@15cm*15cm鋼筋網(wǎng)的基礎(chǔ)上新增φ16@150cm*150cm與鋼筋網(wǎng)、系統(tǒng)錨桿焊接的龍骨鋼筋進行加強支護制；對上游側(cè)高邊墻存在地質(zhì)缺陷地段在原系統(tǒng)錨桿支護基礎(chǔ)上排間加密支護，特別是4#調(diào)壓室頂拱，在f7斷層通過段在系統(tǒng)加強支護基礎(chǔ)上又增加布置了2排L=15m，T=1500kN、@4.0m*4.0m的壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索；由于調(diào)壓室頂拱只進行錨噴支護，混凝土噴護厚度為15cm，為調(diào)壓室頂拱圍巖的穩(wěn)定，在原C25混凝土噴護基礎(chǔ)上，又增加了10cm的CF30聚丙烯納米鋼纖維噴護，其總噴護厚度為25cm。通過增加隨機支護，確保了洞室圍巖的穩(wěn)定。

5 開挖質(zhì)量驗收

2#、3#調(diào)壓室頂拱開挖完成后，監(jiān)理工程師分別進行了檢查和測量，經(jīng)監(jiān)理工程師檢查統(tǒng)計，頂拱開挖面成型良好，開挖炮孔殘留率2#調(diào)壓室頂拱達(dá)95%以上、3#調(diào)壓室頂拱達(dá)90%以上，平均超挖值小于5cm，無欠挖。在跨度如此之大、且以Ⅲ類圍巖為主的圍巖地段進行開挖施工能達(dá)到如此的效果，令監(jiān)理工程師和業(yè)主滿意。其頂拱開挖質(zhì)量和效果見圖6、圖7。

圖6 2#調(diào)壓室頂拱開挖照片

圖7 3#調(diào)壓室頂拱開挖照片

6 調(diào)壓室頂拱圍巖變形情況

在調(diào)壓室頂拱開挖支護過程中按設(shè)計要求和設(shè)計指定位置埋設(shè)了安全監(jiān)測儀器。安全監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表1所示。

表1 調(diào)壓室頂拱安全監(jiān)測數(shù)據(jù)表

從表1統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，2#、3#調(diào)壓室頂拱開挖支護完成后圍巖變形量較小、變形值滿足設(shè)計要求。目前，2#、3#調(diào)壓室頂頂拱圍巖變形已趨于穩(wěn)定。

7 監(jiān)理質(zhì)量控制

監(jiān)理工程師通過采取事前控制、過程控制和檢查驗收等方法對調(diào)壓室頂拱開挖支護施工進行全過程的質(zhì)量控制。

事前控制主要是施工前對施工單位的施工方案和措施進行審查，重點審查其施工措施、施工工藝、質(zhì)量保證措施、安全保障措施、施工資源投入（含施工人員和施工設(shè)備的投入）和工期計劃等。

開工前，監(jiān)理工程師主要檢查施工單位施工措施的落實情況。對噴錨支護所需的原材料質(zhì)量進行有效的質(zhì)量控制（對支護所需主要材料如鋼筋、水泥、砂等材料進行檢查）。施工過程中，監(jiān)理工程師通過采取巡視、旁站等方法對施工質(zhì)量等進行過程控制，其中重點對炮孔單孔裝藥量和總裝藥量進行控制（避免因單孔裝藥量和總裝藥量過大在爆破時對圍巖產(chǎn)生過大的擾動）、開挖斷面尺寸和平整度檢查、錨桿施工質(zhì)量控制（對錨桿注漿施工進行旁站監(jiān)理）和噴混凝土質(zhì)量控制等。

單元工程施工完成后，監(jiān)理工程師及時組織驗收，并進行質(zhì)量評價。

通過采取以上措施和手段對工程施工質(zhì)量進行全過程控制，取得了良好的效果。

8 結(jié)語

目前，錦屏二級水電站廠區(qū)樞紐工程調(diào)壓室頂拱開挖支護施工已全部完成，根據(jù)調(diào)壓室頂拱安全監(jiān)測數(shù)據(jù)，頂拱圍巖變形量較小、滿足設(shè)計要求，目前圍巖變形均已趨于穩(wěn)定。對開挖跨度如此之大（最大跨度達(dá)30m）的無襯砌地下洞室，采用分層、分序、預(yù)裂與光面爆破開挖和噴錨支護等相結(jié)合的施工方法是有效和成功的。給大跨度地下洞室開挖支護設(shè)計、施工和監(jiān)理等均提供了成功的范例，對大跨度地下洞室開挖支護設(shè)計、施工和監(jiān)理均有一定的參考價值。

[1]王勝.錦屏一級水電站左岸抗力體地質(zhì)缺陷及加固處理技術(shù)研究[D].成都理工大學(xué)，2010.

[2]夏仲存.大朝山水電站長尾水隧洞施工簡介[J].云南水力發(fā)電，2002（04）.

[3]臧學(xué)義，周旭東.小灣水電站導(dǎo)流隧洞F7斷層段施工技術(shù)總結(jié)[J].水力發(fā)電，2004（10）.