王天西，熊 雄，尹志超

(中國(guó)水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

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錦屏二級(jí)電站超長(zhǎng)隧洞鉆孔灌漿施工管理

王天西，熊 雄，尹志超

(中國(guó)水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

錦屏二級(jí)水電站由7條16.7km隧洞組成，是目前世界上規(guī)模最大的引水隧洞群，具有超長(zhǎng)、高埋深、高地應(yīng)力、高壓大流量突涌水等顯著工程特性，施工密集，交叉干擾嚴(yán)重，施工強(qiáng)度高，技術(shù)難度大，安全、質(zhì)量、進(jìn)度控制管理困難，本文僅以1#、2#隧洞為例，針對(duì)過(guò)程中成功的管理方法進(jìn)行總結(jié)。

錦屏二級(jí)超長(zhǎng)引水隧洞 鉆孔灌漿 施工管理

1 工程概況

錦屏二級(jí)水電站引水隧洞，具有超長(zhǎng)(16.67km)、高埋深(最大埋深2525m)、高地應(yīng)力、高壓大流量突涌水(最大4.8m3/s)等顯著工程特性。引水隧洞沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，從東到西分別穿越巖塘大理巖(T2y)、白山組大理巖(T2b)、三迭系上統(tǒng)砂板巖(T3)、雜谷腦組大理巖(T2z)、三迭系下統(tǒng)綠泥片巖和變質(zhì)中細(xì)砂巖(T1)等地層，首尾兩段近岸坡段巖溶發(fā)育。

東端1#、2#引水隧洞工程開(kāi)挖洞徑13.4m，襯砌、灌漿均采用臺(tái)車施工，在技施階段，合同條件發(fā)生了巨大變化，雖然灌漿工程量由原來(lái)的179萬(wàn)m減少到110萬(wàn)m，但開(kāi)挖支護(hù)、襯砌、灌漿、混凝土消缺等均為多工序、多點(diǎn)、密集、交叉、高強(qiáng)作業(yè)，施工難度和施工強(qiáng)度世所罕見(jiàn)。

在此施工環(huán)境下，要確保發(fā)電工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，唯有通過(guò)追加各種資源，疊加資源生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)工廠化施工，才能實(shí)現(xiàn)趕工目的，這就給施工管理帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

該超長(zhǎng)隧洞灌漿施工存在以下管理難度：

(1)采用TBM開(kāi)挖、有軌運(yùn)輸階段，雖然是工廠化施工，但是施工干擾大，軌道運(yùn)輸交通負(fù)擔(dān)大，鉆孔灌漿設(shè)備布置困難，嚴(yán)重影響底板灌漿質(zhì)量，難以保證防滲體的連續(xù)性；(2)超長(zhǎng)距離引水隧洞襯砌前的堵水灌漿、裸巖灌漿，襯砌后的回填灌漿、防滲固結(jié)灌漿、堵水灌漿等，施工工程量巨大。工廠化施工引入的大型機(jī)械設(shè)備與開(kāi)挖、支護(hù)、襯砌交叉干擾嚴(yán)重；(3)在深埋、超長(zhǎng)距離引水隧洞施工技術(shù)方面，不管是設(shè)計(jì)、還是施工單位，都處于技術(shù)的不斷發(fā)展和探索階段；施工質(zhì)量控制不管是施工單位自檢、還是監(jiān)理檢查，在質(zhì)量檢查與監(jiān)控方面都需要積極探索創(chuàng)新；(4)鉆爆法開(kāi)挖產(chǎn)生的灰塵，運(yùn)輸車輛、大型油壓設(shè)備產(chǎn)生的油煙，由于隧洞的超長(zhǎng)距離，及時(shí)排出困難，造成洞內(nèi)整體空氣質(zhì)量較差。

2 鉆孔灌漿設(shè)備配置及進(jìn)度控制

2.1 鉆孔設(shè)備配置與應(yīng)用

錦屏引水隧洞施工條件較為復(fù)雜，受到交通干擾、工作范圍、施工效率等諸多因素的影響，單一的鉆孔設(shè)備難以完成全部的鉆孔工作，鉆孔設(shè)備的選擇及應(yīng)用是錦屏引水隧洞工程進(jìn)度受控的關(guān)鍵。

錦屏二級(jí)研制的自行式液壓坑道鉆孔臺(tái)車，主要由八臺(tái)DM-30坑道鉆機(jī)組成，前后端各安裝四臺(tái)鉆機(jī)，距離為6.0m，每臺(tái)鉆機(jī)通過(guò)油缸操作能繞坑道中心旋轉(zhuǎn)0～34°，前后移動(dòng)各1.2m，在鉆孔時(shí)能將鉆機(jī)鎖定在需要的位置。該鉆孔臺(tái)車可以滿足洞徑11.2m腰線以上任意位置鉆孔，理論生產(chǎn)能力6720m/月。鉆孔臺(tái)車所能覆蓋的工作面使用方便，Atlas及D7多功能液壓鉆機(jī)配合鉆孔臺(tái)車，進(jìn)行腰線以下的鉆孔作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了隧洞鉆孔的無(wú)縫連接。

錦屏工程實(shí)踐證明，自行式液壓坑道鉆孔臺(tái)車與Atlas及D7多功能液壓鉆機(jī)，實(shí)現(xiàn)了隧洞鉆孔無(wú)縫連接是完美的，但仍難以保證干擾嚴(yán)重下的高峰期施工。為此在錦屏工程鉆孔灌漿中，引進(jìn)了353E多臂鉆車，可以單獨(dú)完成隧洞全斷面鉆孔施工，在彌補(bǔ)鉆孔臺(tái)車和D7配合不足方面發(fā)揮了巨大作用。

2.2 灌漿設(shè)備配置與應(yīng)用

為了更好地配合自行式液壓坑道鉆孔臺(tái)車施工，研制了配套的自行式隧洞灌漿臺(tái)車。四套灌漿系統(tǒng)和臺(tái)車四層平臺(tái)的設(shè)置，讓灌漿臺(tái)車完全滿足全洞段灌漿作業(yè)，灌漿臺(tái)車生產(chǎn)能力約4320m/月。實(shí)踐證明，灌漿臺(tái)車與鉆孔臺(tái)車采用2∶1的比例配置較為合理。

錦屏工程為頂拱90°～120°的回填灌漿設(shè)計(jì)了一種回填兼質(zhì)量檢查臺(tái)車，配置了兩套灌漿系統(tǒng)和四層平臺(tái)，設(shè)計(jì)理念完全參考了灌漿臺(tái)車，應(yīng)用也可完全參照進(jìn)行。

2.3 制漿、輸漿設(shè)計(jì)與管理

集中制漿加灌漿臺(tái)車的設(shè)計(jì)較為先進(jìn)，在有軌運(yùn)輸階段，這種配合方式能避免施工干擾，但適用范圍受到限制，僅適用于有軌運(yùn)輸階段。

錦屏工程在早期開(kāi)展四次長(zhǎng)距離輸漿試驗(yàn)，最長(zhǎng)試驗(yàn)距離1074m，單級(jí)水平輸送3km所需要的輸送壓力就達(dá)到了17MPa，輸送10km所需要的輸送壓力就達(dá)到了56MPa，目前的技術(shù)水平進(jìn)行3km以內(nèi)的單級(jí)輸送安全受控，要滿足14km的輸漿極為困難。

結(jié)合錦屏灌漿工程總進(jìn)度、漿液需求和現(xiàn)場(chǎng)布置條件分析，大面積施工全部采用自動(dòng)化洞內(nèi)集中制漿系統(tǒng)制漿，以滿足沿途各用漿部位的施工供漿需求。單座集中制漿站覆蓋范圍為1000m～1500m，兩端供漿。

2.4 施工進(jìn)度控制

錦屏二級(jí)水電站東端1#、2#引水隧洞灌漿工程，隧洞襯砌后洞徑11.8m，1#引水隧洞施工洞段長(zhǎng)11.9km，2#引水隧洞施工洞段長(zhǎng)11.3km，回填灌漿34.1萬(wàn)m2，固結(jié)灌漿110.2萬(wàn)m，灌漿水泥36萬(wàn)t。針對(duì)工程洞線長(zhǎng)、斷面大、施工干擾大、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，采用了自行式液壓坑道鉆孔臺(tái)車、自行式液壓棧橋臺(tái)車、自行式灌漿臺(tái)車、回填灌漿兼質(zhì)量檢查臺(tái)車、洞內(nèi)集中自動(dòng)化制漿站等施工機(jī)械并集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了工程的優(yōu)質(zhì)高效機(jī)械化施工，保證了引水隧洞按期充水發(fā)電。

3 技術(shù)質(zhì)量管理

3.1 防滲體的封閉性與連續(xù)性

錦屏二級(jí)水電站初始設(shè)計(jì)，東端1#引水隧洞襯砌長(zhǎng)度3820m，東端2#引水隧洞襯砌長(zhǎng)度3805m，灌漿工程也僅布置在襯砌洞段，防滲體是斷開(kāi)的。

第二次設(shè)計(jì)變化，為了保證防滲體的連續(xù)性，把D型灌漿全部調(diào)整為C型灌漿，實(shí)現(xiàn)了防滲固結(jié)灌漿的完全封閉，真正意義地實(shí)現(xiàn)了防滲體的連續(xù)性。

3.2 回填灌漿新技術(shù)

根據(jù)錦屏二級(jí)水電站橫通道、制漿站實(shí)際施工特點(diǎn)，考慮預(yù)埋鐵管回填灌漿工藝的局限性，為更高效優(yōu)質(zhì)推動(dòng)橫通道、制漿站的回填施工，采用了捷特G300型接觸灌漿管回填灌漿技術(shù)。該技術(shù)具有全斷面、可重復(fù)灌漿、安裝簡(jiǎn)便的優(yōu)越特性，在錦屏二級(jí)水電站TBM組裝洞、拆卸洞及擴(kuò)挖制漿站回填灌漿方面得到了較好的利用，同時(shí)應(yīng)用在東端2#引水隧洞進(jìn)人門(mén)鋼襯段接觸灌漿，避免了在鋼襯上鉆孔，脫空區(qū)域難以灌漿密實(shí)的缺點(diǎn)。

3.3 補(bǔ)強(qiáng)灌漿技術(shù)

在錦屏一級(jí)水電站大壩壩基固結(jié)灌漿中，總結(jié)了一套“九孔補(bǔ)強(qiáng)灌漿技術(shù)”，即以不合格檢查孔為中心，按9m×9m為一個(gè)單元布置補(bǔ)強(qiáng)灌漿孔(見(jiàn)圖1)，經(jīng)過(guò)補(bǔ)強(qiáng)灌漿后，結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。在錦屏二級(jí)水電站引水隧洞防滲固結(jié)灌漿中，總結(jié)了一套“四孔補(bǔ)灌技術(shù)”，即以不合格檢查孔為中心，周邊1m范圍內(nèi)布置四個(gè)補(bǔ)灌孔(見(jiàn)圖2)，經(jīng)過(guò)補(bǔ)強(qiáng)灌漿后，結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。

圖1 九孔補(bǔ)強(qiáng)灌漿技術(shù)

圖2 四孔補(bǔ)灌技術(shù)

3.4 兩個(gè)“第三方”管理模式

在錦屏工程中，為了加強(qiáng)質(zhì)量管理，灌漿后項(xiàng)目部增加了公司自檢，業(yè)主方引進(jìn)了第三方檢查，雙方都是以壓水試驗(yàn)成果為主要檢查指標(biāo)。

“我不要錢(qián)，只要孩子！”說(shuō)完，我拿出存有40萬(wàn)元的銀行卡，說(shuō)：“這是代孕補(bǔ)貼和代孕費(fèi)，你們?nèi)磕没厝グ?，我只想抱走一個(gè)孩子?！?/p>

公司自檢是灌漿質(zhì)量檢查的第一批次檢查，檢查比例為灌漿孔數(shù)的3%，其中東端1#引水隧洞布孔2959個(gè)，東端2#引水隧洞布孔3539個(gè)，不合格孔段進(jìn)行補(bǔ)充灌漿和擴(kuò)檢，累計(jì)布孔3846個(gè)，自檢、補(bǔ)灌、擴(kuò)檢合計(jì)76148m。

第三方檢查位于監(jiān)理檢查之后，為第三批次檢查，東端1#引水隧洞檢查320個(gè)單元，東端2#引水隧洞檢查338個(gè)單元，試驗(yàn)檢測(cè)成果均滿足設(shè)計(jì)要求。

公司增加自檢、補(bǔ)灌及擴(kuò)檢，對(duì)錦屏工程質(zhì)量起到了重要的作用，保證了監(jiān)理檢查和“第三方”檢查最終檢查結(jié)果全部滿足設(shè)計(jì)要求，確保了錦屏二級(jí)水電站1#、2#引水隧洞的順利發(fā)電和安全運(yùn)行。

4 安全環(huán)保管理

4.1 臺(tái)車及排架安全防護(hù)

錦屏二級(jí)水電站東端1#、2#引水隧洞共投入臺(tái)車69臺(tái)，裸巖施工洞段采用施工排架，在通道和平臺(tái)的設(shè)置上，我們慣用的是滿鋪竹夾板或者木板。洞內(nèi)的濕度較大，加上邊頂拱灌漿廢水廢漿長(zhǎng)期腐蝕，竹夾板和木板安全性能難以保證。將臺(tái)車和排架上的通道、平臺(tái)全部采用鋼格柵網(wǎng)，可以大大改善通道和平臺(tái)的安全性能。

4.2 臨建設(shè)施防護(hù)

引水隧洞內(nèi)的系統(tǒng)風(fēng)管、水管、電纜及變壓器、漿管、排污管、軌道系統(tǒng)等設(shè)施，均布置在主洞內(nèi)，運(yùn)輸車輛破壞這些設(shè)施的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，造成系統(tǒng)停電、停水從而導(dǎo)致全面停工的情況。

隧洞系統(tǒng)水管、風(fēng)管、漿管、排污管一般沿隧洞兩邊底板布置，由于布置在軌道系統(tǒng)的外側(cè)，主要薄弱點(diǎn)集中在橫通道轉(zhuǎn)彎部位。這些部位要做好警示，并用沙袋或者鋼板防護(hù)。系統(tǒng)電纜布置在腰線部位，倒車損毀的情況比較嚴(yán)重，軌道系統(tǒng)受到枕木的保護(hù)，但也經(jīng)常被沖撞變形。避免這些由于人員無(wú)責(zé)任心造成的破壞，最好的辦法就是加大交底和處罰力度。

4.3 通風(fēng)設(shè)計(jì)與實(shí)施

錦屏二級(jí)水電站東端1#、2#引水隧洞，采用管道和巷道相結(jié)合的通風(fēng)方式，由于直接對(duì)外的洞口較少，且開(kāi)挖、運(yùn)輸強(qiáng)度高，為了滿足隧洞施工人員、設(shè)備對(duì)新鮮空氣的需求，保證健康安全，隧洞增加一個(gè)施工通風(fēng)通道。該通道與2#引水隧洞于引(2)16+140.918m處相接，長(zhǎng)度為892.5m，縱坡為12%，開(kāi)挖斷面尺寸為4.5m×4.8m(寬×高)，城門(mén)洞型。

4.4 排污設(shè)計(jì)與管理

4.4.1 雙管排污技術(shù)

在基礎(chǔ)處理中，污水來(lái)源主要是施工廢水、廢漿。采用單管排污時(shí)，漿液容易發(fā)生貼管壁而膠凝現(xiàn)象，即使在排污完成后用清水沖洗，也難以完全沖洗干凈，管徑變小、漿皮脫落、漿管堵塞等情況時(shí)有發(fā)生。在錦屏工程中發(fā)明的“雙管排污技術(shù)”，通過(guò)內(nèi)置花管通水方法，減少了排污管路堵塞情況。

圖3 雙管排污技術(shù)工作原理

雙管排污技術(shù)工作原理(見(jiàn)圖3)。系統(tǒng)水一直保持開(kāi)啟狀態(tài)，將雙管的外管連接到排污泵上，廢漿主要通過(guò)外管輸送，輸送過(guò)程中注意系統(tǒng)水壓力高于排污壓力，系統(tǒng)水在過(guò)程中起到稀釋廢漿濃度、減少底部沉淀的作用，從而減小了漿液貼壁膠凝情況，避免了管徑變小、漿皮脫落等造成漿管堵塞的情況發(fā)生。

4.4.2 集污坑設(shè)計(jì)與管理

隧洞內(nèi)集水坑尺寸為3m(長(zhǎng))×1m(寬)，原則上是每200m設(shè)置一個(gè)，平底洞段預(yù)留在靠引水隧洞水流方向左側(cè)邊墻，距離底板中線1.5m，圓形洞段預(yù)留在底板中心線。每個(gè)集污坑內(nèi)設(shè)置兩臺(tái)排污泵，外部采用彩鋼瓦搭建3m(長(zhǎng))×1.2m(寬)×2m(高)標(biāo)準(zhǔn)泵房，主要抽排上游工作面施工產(chǎn)生的廢水。

4.4.3 臺(tái)車自帶排污設(shè)計(jì)與管理

為減少對(duì)灌漿廢水、廢漿的收集，灌漿臺(tái)車平臺(tái)中間設(shè)計(jì)略高于兩側(cè)，坡度為3.5‰，兩側(cè)制作U型集水槽，由端部引管集中排放至平臺(tái)底部設(shè)置集污箱內(nèi)，后抽排至系統(tǒng)排污管內(nèi)，平臺(tái)各個(gè)接縫要做防水處理。灌漿臺(tái)車自帶的排污系統(tǒng)，減少了施工廢水、廢漿直接排向底板，降低了底板清渣的工作量，實(shí)現(xiàn)了文明施工。

4.4.4 制漿站排污設(shè)計(jì)與管理

制漿站排污是隧洞施工廢水、廢漿抽排的重點(diǎn)，也是能否直接排向排水洞的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，與同類工程一樣，均采用了沉淀池工藝。錦屏工程采用四級(jí)沉淀，比采用三級(jí)沉淀池在技術(shù)上有了進(jìn)一步提高，污水處理后完全滿足直接排放入排水洞的標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語(yǔ)

錦屏二級(jí)水電站在鉆孔灌漿設(shè)備配置及進(jìn)度控制管理、技術(shù)質(zhì)量管理、安全環(huán)保管理三大方面，都取得了較大的成功。臺(tái)車的集成應(yīng)用、捷特G300型接觸灌漿管回填灌漿技術(shù)、四孔補(bǔ)灌技術(shù)、兩個(gè)“第三方”管理模式、雙管排污技術(shù)等一系列施工管理上的實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)，在今后類似工程的建設(shè)中可以直接應(yīng)用。本研究將進(jìn)一步提高超長(zhǎng)距離引水隧洞鉆孔灌漿施工管理的水平。

熊 雄(1984-)，男，成都人，東北財(cái)經(jīng)大學(xué)，大學(xué)本科，主任，助理工程師，從事水力水電施工經(jīng)營(yíng)管理工作。

尹志超(1989-)，男，河南平頂山人，河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院，大學(xué)本科，技術(shù)員，從事水力水電施工質(zhì)量管理工作。

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2095-1809(2015)05-0084-04

王天西(1985-)，男，河南平頂山人，四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，大學(xué)專科，主任，助理工程師，從事水力水電施工技術(shù)管理工作。