李家河水库引水洞建设方案探析

张 钢

（陕西省泾惠渠管理局 陕西 三原 713800）

1 概况

位于西安市蓝田县境内李家河水库引水工程，是以西安市城东区城镇供水为主，兼有发电的中型水利工程。工程由水库枢纽和输水两大部分组成。李家河水库正常蓄水位880.0m，其相应调节库容为4400万m3，水库总库容5500万m3，李家河水库总供水量为6187万m3，电站装机容量为4800kW，年发电量为1727万kW·h。水库枢杻主要由挡水建筑物、泄水与引水建筑物及坝后电站组成。枢纽大坝为碾压砼双曲拱坝，坝顶高程884.00m，最大坝高98.5m。李家河引水洞为圆形压力引水洞，全长946.37m，洞身外径3.3m，内径2.5m，引水流量为7.5m3/s。

2 工程施工特点和难点

2.1 施工场地狭窄，平面布置较为困难。

李家河引水洞施工区地处两山之间，施工场地狭窄，道路较窄且只有一条，与别的标段在施工运输中存在较大干扰，施工运输较为困难。施工临时道路修筑工程量大。

2.2 工程地质复杂，施工难度大。

工程区位于一级阶地构造单元中朝淮地台（Ⅰ）和秦岭褶皱系（Ⅱ）的相邻接触地段。引水洞洞身结构均不同程度穿越层间剪切破碎带，破碎带由煤质页岩后期受构造挤压而成，组成物质为片状页岩、角砾岩、断层泥、薄煤层等，具有自稳能力差、遇水崩解等特征，相应的地震基本烈度Ⅶ度，施工相对困难。

2.3 工序复杂，技术要求高。

引水洞主要工程施工内容包括放水塔、工作桥、引水洞、金属结构及安装工程、电气设备及安装工程及临时工程等，进口段工序繁多，各工序之间需衔接进行施工，对协调能力要求高。

2.4 工期紧

整个施工期只有一年时间。而引水洞洞径较小，出碴慢，施工工效低，严重地影响着工程的竣工时间，而这也对施工组织提出了更高的要求。

3 方案措施

根据李家河引水洞施工存在的难度大、工期短问题，必须合理划分好施工区域，科学编制施工方案，以确保工程顺利进行。

3.1 施工布设

施工区段均位于河道左岸，因此施工临时道路是本工程一大重点，是决定主要工程能否顺利开展的关键。根据现场勘察，需要在引水洞进出口各架设一座跨河桥梁，并修筑临时道路连接至各施工点。临时道路施工方案：引水洞进出口均架设钢架桥。钢架桥与现有道路衔接段采用石渣铺垫，钢架桥与施工点衔接段采用爆破山体，挖出一条宽5m的施工道路。同时，合理布设生活区、施工区、材料区，根据工程特点，将工程按施工专业划分为石方施工作业组、砼施工作业组、安装施工作业组。引水洞可再按长度及现场实际状况再划分两个施工段，分为第一施工段（0+046～0+400）和第二施工段（0+400～0+946.373）。同时，成立对外协调小组，各施工区域专人对口作好对外协调工作，减少工程外部环境影响。加强施工管理工作，抓好现场安全、消防、保卫工作和卫生工作，搞好文明施工，杜绝重大安全事故和疫情的发生，保证工程顺利进行。

3.2 引水洞技术方案

引水洞全长946.37m，该引水洞岩石级别分别有Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类和V类，地质情况较为复杂，为了节约工期，引水洞上段和引水洞下段两个施工段同时展开施工。施工工序为：坡面石方开挖→引水洞洞脸开挖→上段洞室开挖（0+046～0+400）、下段洞室开挖（0+400～0+946.373）→上下段洞室局部支护→引水洞衬砌→上下段洞室局部回填灌浆。

在施工中，Ⅱ类岩石采用衬砌C25砼，衬 砌 厚 度 为 40cm； Ⅲ 类（0+930.30～0+946.30）岩石采用在开挖后的岩石表面喷射C25砼10cm，衬砌C25砼40cm，表面为钢衬；Ⅲ类岩石（0+945.30～0+976.40）岩石采用在开挖后的洞顶上部270°范围内表面喷射C20砼10cm，衬砌C20砼60cm。并对山体做固结灌浆处理，灌浆孔深入岩石1.5m，排距2.0m。梅花型布置；Ⅲ类岩石（0+945.30～0+976.40）岩石采用在开挖后的洞顶上部270°范围内表面喷射C20砼10cm，衬砌C20砼60cm。并对山体做固结灌浆处理，灌浆孔深入岩石1.5m，排距2.0m，梅花型布置。Ⅴ类围岩（0+046.00～0+080.00）岩石采用在开挖后的洞顶上部270度范围内打锚杆，挂钢筋网，喷射C20砼15cm，衬砌60cm C20砼。并对山体做固结灌浆处理，灌浆孔深入岩石1.5m，排距2.0m，梅花型布置。

3.3 引水洞施工

（1）引水洞石方开挖。

引水洞围岩以Ⅱ类、Ⅲ类围岩为主，Ⅴ围岩相对较少，洞身成洞条件较好，自稳能力较高，因此，在进行引水洞施工时，采用全断面光面爆破法施工，即先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面。引水洞钻孔采用YT-28型气腿式凿岩机钻孔，孔径40mm，周边孔孔距50cm，采用2#岩石硝铵炸药，炮眼深度2.5m，非电毫秒微差雷管引爆，HXB-50R扒装机出碴，矿山用自卸三轮车运碴。

（2）引水洞洞挖

由于引水洞断面较小，大型机械设备无法进入施工，故只有采用中小型机械配合人工装碴，自卸车运输出碴。在开挖石碴运输中，采用20m3压风机布置于每个洞口，用3寸风管铺设管路至工作面，及时进行施工通风。引水洞通风除尘必须满足洞内施工需求。掘进中采用单一的压入式通风即可满足通风要求，满足工作面所需空气。引水洞开挖后，及时进行监控量测，分析围岩变形位移情况，为确定后续开挖方法，混凝土模筑衬砌时间提供可靠的依据。施工用水采取就近利用洞口水源并铺设供水管路至工作面。因引水洞为单一坡度设计，在上坡施工时，采用挖排水沟利用引水洞单向纵坡自然排水；在下坡施工时，采用每隔50m设挖集水坑，将引水洞内的水集入集水坑后用水泵逐级抽排出引水洞。为了加快引水洞施工进度，提高出渣效率，在引水洞主线每隔200m扩挖2m，扩挖长度15m，设立错车洞。

（3）砼施工

在引水洞掘进完成后及时进行引水洞C20砼衬砌。搅拌站在各洞口就近设置，0.35m3搅拌机拌合，自卸车运送。基岩清理采用风镐，人工撬挖松动岩石，高压风水冲洗仓面干净,施工缝处理方法为砼初凝后用高压水进行缝面冲毛，局部辅以人工凿毛。水平施工缝浇筑前铺设2cm厚同标号砂浆，以利于新老砼结合。采用钢拱架钢模板衬砌，每6m为一仓。先利用钢筋台车根据测量控制点绑扎、焊接钢筋，再将钢拱架支撑并相互固定，同时制作好挡头模板；浇筑时人工入仓，先浇筑底仓，接着边墙，再拱顶，边浇边组装钢模板，插入式振捣器振捣密实，人工养护。

（4）灌浆施工

引水洞衬砌完毕，砼达到一定的强度后即可对引水洞进行回填灌浆和固结灌浆。用于回填灌浆的水泥标号为425#，用于固结灌浆的水泥标号为525#。

回填灌浆在衬砌混凝土达到100%设计强度后进行。在素混凝土衬砌中的回填灌浆孔，可采用直接钻孔的方法；在钢筋混凝土衬砌中的回填灌浆孔采用在预埋管中钻孔的方法，孔深深入岩石10cm。回填灌浆按划分的灌浆区段分序加密进行，分序序数和分序方法应根据地质情况和工程要求确定，并报送监理人审批。回填灌浆分两序，第一序灌奇数排孔，第二序灌偶数排孔。灌浆压力200 KPa～300 KPa，灌浆压力由小到大。一序孔可灌注水灰比0.6（或0.5）∶1的水泥浆，二序孔可灌注1∶1和0.6（或0.5）∶1两个比级的水泥浆。空隙大的部位应灌注水泥砂浆，砂子粒径不超过3mm，掺砂量不应大于水泥重量的200%。回填灌浆在设计的压力下，灌浆孔停止吸浆，再延续灌浆5分钟即可结束。回填灌浆因故中断时，应及早恢复灌浆，中断时间大于30min，应设法清洗至原孔深后恢复灌浆，此时若灌浆孔仍不吸浆，则应重新就近钻孔进行补灌浆。

在该部位的回填灌浆结束后7天～14天后进行固结灌浆。固结灌浆孔的钻孔孔径不小于38mm，按分序加密的原则划分灌浆单元，按“环间分序、环内加密”的原则进行，遇有地质条件不良地段，可增为三序，并报经监理人批准。固结灌浆压力为500KPa～800KPa。不论岩石单位吸水率大小，起始水灰比皆采用5∶1，一般情况下由稀到浓，不应越级。当停止吸浆或吸浆保持稳定且不超过0.4L/min，继续最大压力灌注30分钟即可结束。灌浆质量检查应在灌浆完毕28d后钻孔作压水试验，检查单位吸水率，要求W<0.05，检查孔数不应小于灌浆孔总数的10%。

回填灌浆质量检查应在该部灌浆结束7天后进行，检查孔数量不少于灌浆孔总量的5%。回填灌浆检查孔合格标准：在设计规定的压力下，在10min时间里，孔内注入水灰比2∶1的浆液不超过10L，即认为合格。固结灌浆质量检查压水试验的方法，在设计的压力下单位吸水量W≤0.01L／min时即为合格；在该部位灌浆结束3天后进行，检查孔的数量不少于灌浆孔总数的5%，其孔段合格率应在80%以上，不合格孔段的透水值不超过规定数值的50%，即认为合格，否则，进行补灌处理。

3.4 施工进度保证措施

李家河引水洞施工难度大、工期紧，要确保施工进度满足合同规定的期限，就必须做好图纸、技术方案、组织管理、计划调整、物资材料供应等方面的工作，将本工程整体划分为多个施工区，组织多支成建制的作业队，由项目经理部分派管理人员按工序、分区域、流水段交叉施工，进行全过程监控，确保工期目标实现。有针对性的编制施工技术方案、同土建施工单位接口等做好周全详细的考虑，在此基础上运用新技术、新工艺来缩短各个施工工序的施工周期，以科技保障施工进度。配备充分的施工技术管理力量、机械设备力量以保证施工工期。做好冬雨季施工技术措施，制定针对冬雨季施工的针对性施工方案，避免冬雨季施工对工程进度造成的影响。

4 结语

李家河引水洞工程施工场地狭窄、地质复杂、施工难度大、工期短，工程施工组织的过程中，必须合理的划分好施工区域及施工流程施工前期由项目经理组织施工人员仔细踏勘现场，主要了解施工场地布设位置及尺寸情况、熟悉相邻标段施工流程，合理安排本标段施工工序和技术措施等，通过优化方案，在技术、机械、人力方面给予充分保障，及早确定切合现场实际情况的施工方案，组织施工，以确保工程如期完成。陕西水利