朱少俊，張朋飛

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

巖灘水電站擴建工程施工支洞優(yōu)化設計與通風

朱少俊，張朋飛

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

巖灘水電站擴建工程地下廠房緊鄰一期工程，結構布置緊湊，工程實施過程中，通過對招標階段施工支洞的優(yōu)化，縮短了工期，節(jié)省了投資，取得了比較好的社會經濟效益，增設了排風豎井，解決了洞內通風問題。

施工支洞 優(yōu)化設計 排風豎井 通風 巖灘水電站

1 工程概述

巖灘水電站位于廣西壯族自治區(qū)大化縣境內紅水河上，壩址上游166km接龍灘水電站，下游83km有大化水電站，壩址以上控制流域面積106580km2，占全流域面積的81.4%，電站總裝機容量1810MW，其中包括一期工程裝機容量1210MW，擴建工程裝機容量600MW。

巖灘水電站擴建工程主要布置于右岸一期工程廠房右側80m的山體內，為地下式廠房，裝機2×300MW。樞紐主要建筑物由進水口、引水隧洞、主、副廠房、主變室、尾水隧洞和廠房運輸洞等組成。地下廠房為首部式布置，引水隧洞、尾水隧洞均采用一機一洞布置。地下廠房縱軸線與一期工程壩軸線成35°交角，右端往上游偏轉。地下廠房開挖寬度29.7m～30.8m，最大開挖高度76.67m。

2 支洞設計

2.1 招標階段施工支洞布置

巖灘水電站擴建工程廠運洞從安裝間下游墻端往下游布置，連接下游對外公路。進廠運輸洞

沉降迅速增大，變形模量值迅速減小。

從試驗的總體情況來看，此次變形模量的結果基本反映了筑壩料填筑的施工狀況。

5 結論

(1)通過此次原位變形模量試驗，統(tǒng)計3個檢測點的受力狀況可知：法向應力從1.0MPa至2.5MPa時，變形模量逐漸增大，筑壩料屬于密實階段，超過2.5MPa后，筑壩料基礎結構開始趨于破壞，此時沉降量增大，變形模量減??；

(2)通過本次試驗，比較直觀地了解填筑后的筑壩料受力情況，通過現(xiàn)場實際情況及對試驗數(shù)據(jù)的采集和分析，可以得出筑壩料在力值6300kN時，即法向應力為3.5MPa，筑壩料地基基礎已受到破壞；

(3)地基變形模量試驗成果經過與國內外部分面板壩比較可知：大部分面板壩主應力最大值為3.24MPa～3.52MPa，在此區(qū)間內，位移極值變化較小，這說明壩軸線及趾板軸線的小范圍調整，沒有改變河谷的形態(tài)，對壩體應力、變形影響不大。如國內水布埡壩體的變形模量為120MPa～170MPa之間，也證明此次試驗方法的可行性，為瑪爾擋電站的施工提供了依據(jù)，并可供其他類似工程參考。

孫紅雨(1985.11-)，男，工程師，項目副總工，主要從事試驗檢測管理工作。

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總長度464.6m，縱坡7.01%。斷面為城門形，寬10.0m，直墻高7.0m，洞高9.0m，進洞口高程197.0m，至安裝間高程163.31m，高差33.7m，其中k廠運0+274.98m～k廠運0+332.78m為彎段，是地下廠房施工的主要交通通道。

引水隧洞施工支洞從廠運洞k廠運0+412.07m開始進洞，至6#引水隧洞邊墻為止，長度361.7m，起點高程163.31m，終點高程140.64m，高差22.67m，最大縱坡7.1%，斷面為城門形，B×H=8.5m×6.5m，其中k引支0+120.12m～k引支0+213.43m、k引支0+269.1m～k引支0+284.81m為彎段，是引水隧洞下平段、下彎段、廠房開挖第Ⅴ、Ⅵ層的施工通道。

尾水隧洞施工支洞從引水隧洞施工支洞k引支0+79.97m開始進洞，至尾水管施工支洞和尾水主洞交叉點為止，長度486.21m，起點高程159.05m，終點高程128m，高差31.05m，平均縱坡6.39%，斷面為城門形，B×H=8.5m×6.5m，其中k尾隧支0+85.35m～k尾隧支0+163.89m、k尾隧支0+303.07m～k尾隧支0+388.15m為彎段，是尾水主洞施工支洞、尾水管施工支洞的施工通道，其中尾水主洞施工支洞為土建Ⅱ標施工項目，我部尾水隧洞施工支洞開挖支護完成后向土建Ⅱ標交面。

尾水管施工支洞接尾水隧洞施工支洞，至6#尾水管邊墻為止，長度175.88m，起點高程128m，終點高程118m，高差10m，平均縱坡5.69%，斷面為城門形，B×H=8.5m×6.5m，其中k尾管支0+103.03m～k尾管支0+140.99m為彎段，是5#、6#尾水管、廠房機蝸施工通道。

招標階段未布置排風豎井，根據(jù)以往工程經驗，引水隧洞施工支洞，尾水管施工支洞尾部將是通風的重點與難點。招標階段施工支洞布置詳見圖1。

圖1 招標階段施工支洞布置

2.2 關鍵技術問題

(1)廠運洞實際施工時地質情況與投標時相比出入較大，石方洞挖與投標時相比增加3678m3，錨桿與投標時相比增加4014根，新增鋼拱架65.95t，新增固結灌漿1400t，噴護與投標時相比增加8286m2，導致廠運洞工期與投標時相比滯后2.5個月，嚴重影響到下一步的施工進度及向土建Ⅱ標交面，需要采取合理的技術措施將滯后的工期趕回來。

(2)由于巖灘水電站擴建工程緊鄰一期工程，結構布置緊湊，施工支洞洞線彎折較多，尾水管施工支洞與引水隧洞施工支洞是通風的重點與難點。

2.3 施工支洞優(yōu)化

如果要及時完成尾水隧洞施工支洞開挖支護，及時進入尾水管工作面和向土建Ⅱ標交面，一是尾水隧洞施工支洞提前進洞；二是減少施工支洞工程量，順著這個思路，提出了以下施工支洞優(yōu)化方案：

尾水隧洞施工支洞開口位置改在廠運洞開挖364.6m的位置，與原設計相比，提前133.98m進洞，優(yōu)化后的尾水隧洞施工支洞、引水隧洞施工支洞、尾水管施工支洞長度分別為462.11m、310.1m、168.8m，與原設計相比，長度分別減少了24.1m，51.6m，7.08m，合計減少82.78m，減少施工支洞石方洞挖4167m3、錨桿648根、噴護1558m2，節(jié)省投資67.3萬元。具體布置詳見圖2，長度對比詳見表1，工程量減少、投資節(jié)省、工期提前量詳見表2。

圖2 施工階段施工支洞布置

表1 招標階段與施工階段施工支洞長度對比

表2 施工支洞優(yōu)化后成果一覽表

2.4 通風

根據(jù)施工支洞布置情況，尾水管施工支洞尾部、引水隧洞施工支洞尾部在一期通風中是通風的重點和難點，此時，各個洞室都是單頭掘進，洞內沒有相互貫通，通風必須依靠風機的強制送風，才能驅散各個工作面的廢煙和廢氣，確保人員、設備正常換氣的需要，這個時期的通風是整個洞室施工中最困難、最重要的時候。

考慮到引水隧洞施工支洞和尾水隧洞、尾水管施工支洞洞線曲折，不易在洞室內形成空氣流動，根據(jù)現(xiàn)場地形地貌條件，在尾水隧洞施工支洞尾部k尾隧支0+440.31m，引水隧洞施工支洞k引支0+176.66m樁號設置排風豎井，豎井直徑1.4m，采用反井鉆機施工，并且排風豎井和施工支洞同時施工并完成，在地下廠房洞室群兩側形成通風風路。

2.4.1 尾水隧洞施工支洞、尾水管施工支洞通風量計算

(1)按洞內同時工作的最多人數(shù)計算

Qr1=kmq

式中：Q——工作面所需風量(m3/min)；

K——風量備用系數(shù)，取值1.25；

m——洞內同時工作的最多人數(shù)，取30人；

q——洞內每人每分鐘所需新鮮空氣，取4m3。

Qr1=kmq=1.25×30×4=150m3/min

(2)按爆破的最多炸藥量計算

式中：Q——工作面所需風量(m3/min)；

t——爆破后的通風時間(min)，取值30min；

A——爆破的炸藥量(kg)，取值219kg；

S——開挖斷面面積(m3)，取值50.34m3；

L——隧洞長度(m)，取值630.91m。

(3)按工作面最小允許風速計算

Qr3=60VS

式中：Q——工作面所需風量(m3/min)；

V——洞內容許最小風速(m/s)，取值0.15m/s；

S——開挖斷面面積(m3)，取值50.34m3。

Qr3=60VS=453.06m3/min

(4)按內燃機械廢氣稀釋需要計算

Qr4=niA

式中：Q——工作面所需風量(m3/min)；

ni——洞內同時作業(yè)的內燃機械總功率(kW)，考慮一臺裝載機，三臺出渣車，取值790kW；

A——內燃機械每kW所需風量(m3/min)，取值3m3/min。

Qr4=niA=1035m3/min

則Qr=max(Qr1、Qr2、Qr3、Qr4)=1571.7m3/min

考慮到百米漏風率及風量備用系數(shù)：

Q=1571.7×(1+1.5%×630.91/100)×1.15=1978.3m3/min。

2.4.2 尾水隧洞施工支洞、尾水管施工支洞通風風壓計算

式中：a——風道摩擦阻力系數(shù)(N·S2/m4)，取值0.0012N·S2/m4；

L——風管長度(m)，取值615m；

U——風管周長(m)，取值3.77m；

S——風管面積(m2)，取值1.1304m2；

Q——所需最小供風量(m3/s)，取值32.9m3/s。

式中：ξ——局部阻力系數(shù)，取值0.15；

S——風管面積(m2)，取值1.1304m2；

Q——所需最小供風量(m3/s)，取值32.9m3/s。

Hmax=3404+77.76=3481.76Pa

根據(jù)計算結果，選擇安設一臺55kW×2風機布置在尾水隧洞施工支洞洞口，風筒直徑140cm。

2.5 實際施工效果

通過對施工支洞洞線的優(yōu)化，將關鍵線路滯后的2.5月工期趕了回來，并節(jié)省投資67.3萬元，通過選擇合理的通風機和排風豎井結合，洞內通風效果良好，為施工人員創(chuàng)造了良好的通風效果。

3 結語

地下廠房施工支洞的布置直接關系到主體工程的施工進度，通過合理地布置施工支洞，可以加快主體工程施工進度；通過選擇合理的通風機械和排風豎井相結合，可以有效改善洞內通風環(huán)境，提高通風效率，為同類工程的施工提供了借鑒經驗。

作者簡介：

朱少俊(1968.07-)，男，安徽合肥人，高級工程師，青海黃河瑪爾檔水電站副總工，大學本科，從事水利水電專業(yè)。

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2095-1809(2017)03-0077-04