两河口水电站3#隧道出口明线段改洞线设计优化

许晓忠



两河口水电站3#隧道出口明线段改洞线设计优化

许晓忠

摘要两河口水电站3#隧道为左岸交通工程，原3#隧道设计有隧道工程及出口明线段工程，后从工程的安全性、可行性、合理性、投资性及总工期等方面综合考虑，在基本保持工期不变的情况下，将出口明线改为洞线从技术上是可行的，最终将出口明线段全部优化变更为洞线。但因不良地质等原因，变更的实施还是给工程一度造成了诸多连续不断的施工难题及新的施工问题。

关键词隧道设计优化明线改洞线两河口水电站

1　工程概况

两河口水电站位于四川省甘孜州雅江县境内的雅砻江干流上，工程坝址距雅江县城上游约25 km处，水电站最大坝高293 m，水库总库容量101.54亿m3，电站装机容量为3 000 MW。

3#隧道起于电站左岸交通工程5#公路K14+ 440.00位置，利用左下沟规划填渣平台在左下沟右岸进洞，穿越左岸枢纽工程区至大坝上游支流庆大沟左岸，原设计路段长4 700 m，其中K0+ 000—K4+047为洞线，长4 047 m；K4+047—K4+ 700为明线，长653 m。工程招标后，根据施工单位建议，将隧道出口明线段变更为洞线，并对整体、路线平面位置进行了适当调整。

2　地形地貌及地质条件

2.1地形地貌

工程区位于青藏高原东南部，地貌区划属川西高原，紧邻川西南高山区。地貌基本形态是具夷平面（或山麓剥夷面）的大起伏高山。

2.2地质条件

工程区位于瓦多复背斜（1级褶皱）南翼次级的两河口背斜（2级褶皱）的南翼，宏观上为一单斜地层，地层层序正常，岩层总体产状N60°～80°∠50°～80°。隧道穿越坝区左岸山体，岩层以两河口组中、下段为主，岩性以粉砂质板岩为主。其中在隧道出口段附近范围为强风化层，层厚6～15 m，为较软岩，属V级围岩，自稳能力较差。

根据前期地勘资料，隧道洞身大部分段围岩其岩石较坚硬，且较完整，属Ⅱ～Ⅲ级围岩；局部为绢云板岩（为软质岩）岩层较破碎，属Ⅲ～Ⅳ级围岩；临近出口段为软岩，属Ⅴ级围岩，雨季时含较多覆盖层孔隙水，自稳能力较差；出口段为强风化层，其中风化层厚6～15 m，表层堆集有残积粉质黏土。

3　3#隧道及出口段原设计方案

3#隧道工程起于电站左岸交通工程5#公路终点K14+440.00位置，进口是利用左下沟已规划填渣所形成的平台，在左下沟右岸进洞，隧道穿越左岸枢纽工程区至大坝上游支流庆大沟左岸，在瓦支沟料场下游侧大冲沟左岸出洞，设预应力混凝土T形梁桥1座，同时再沿庆大河左岸的庆大沟工程区逆流而上展线（明线道路），最后止于瓦支沟沟口；3#隧道原设计桩号为K0+000—K4+700，其中K0+000—K4+047为洞线，K4+047—K4+700为出口明线段。

4　3#隧道出口明线改洞线优化分析

4.1明线改洞线的提出

该项目工程开工后，在施工单位进场以后，工程按照相关程序进行了原设计图纸审核下发、第一次工地会议、设计交底等相关工作，但在工程开工后不久，施工单位提出了将3#隧道出口明线段道路取消而改为洞线的意见。

4.2原明线方案施工存在问题分析

（1）该明线段开挖爆破会对庆大河对岸生活营地带来较大的安全风险，其直线距离不足200 m。

庆大河对岸的瓦支沟临时生活营地前期已有两家施工单位的项目部进驻，若考虑其搬迁重建存在较大的费用问题，同时影响到各自工程项目的施工及生活，其次，现场周边实际平坦地方极少，基本上为高山峡谷，不宜选择另建生活营地。某些有选址的地方也较远，不利于工程的施工管理。

（2）明线段山体下侧庆大河对岸为当地居民所用的交通道路，明线爆破及开挖出渣作业均存在较大的安全风险，且较长时间进行封闭式临时警戒不切合实际，且与当地居民沟通难度较大。

（3）明线段开挖削坡后，会对其顶部已基本施工完成的11#公路的路基稳定和道路保通造成一定的影响。

（4）明线段开挖爆破所形成的渣料会危及庆大河下游排水洞的运行安全，进一步造成排水洞出口的庆大河与雅砻江两河口汇合处的河道淤积，不利于工程的安全度汛。

（5）该明线段属高边坡施工，且岩层较破碎，存在不少的安全风险，包括前期施工安全及后期运营安全，以及施工进度和投资的不确定性等方面的问题。

（6）明线段的施工相对而言会造成更大的山体边坡破坏及一定的水土流失，不利于环境保护和水土保持。

4.3明线改洞线存在问题及对策分析

明线改洞线存在的主要问题有：

（1）在原隧道出口处，有一大冲沟，若改为洞线施工，在不调整原洞轴线的情况下该部位存在偏压进洞问题。

（2）隧洞出口段因地质条件围岩很差，存在出洞口选址困难。

（3）隧道出口段及出口边坡存在因地质问题造成施工难度和施工风险的增加。

（4）根据当前的地质资料，与明线施工相比，工程投资将会有所增加。

鉴于明线改洞线的以上几点问题，尤其是针对上述不利一面的分析，可以考虑如下设计对策：

（1）改线后的隧道洞轴线可向山体内移并适当裁弯取直，隧道的平交段均可适当调整，这样可以避免隧道全线的浅埋偏压问题。

（2）努力寻求及调整隧洞出口的最宜位置，对于围岩很差的隧道出口段及出口边坡部位采取加强支护及更进一步的技术处理措施。

（3）隧道洞轴线调整并裁弯取直后，可以减少主线隧道一定的工程量，同时可以对于隧道围岩较好的洞段进行一定的设计优化处理，可适当减少隧道投资。

隧道洞轴线调整并裁弯取直后，虽然减少一定主线隧道的长度，但会增加原设计2条支洞的长度，其次，明线改洞线后由于原设计洞线变长，工程施工难度及施工进度会增加，因此，考虑另增加1条施工支洞。

4.4明线段改洞线段投资对比

根据初步设计优化调整意见，对比合同条件的变化，工程设计优化变更主要有以下内容：

（1）原设计的出口明线段K4+047—K4+700由明线改为洞线（取消明线653 m，洞线增加560 m），同时，隧道洞轴线向山体进行内移。

（2）根据工程施工需要在K4+145里程桩号处新增1条长295、建筑限界为7.5 m×5 m的施工支洞。

（3）原306A、306B两条支洞长度分别增加177 m和171 m。

根据变更内容，在未考虑新增单价调整的基础上，参照及对比合同工程量清单，明线改洞线后工程造价估算增加约1 487.9万元，其各章次项目见表1。

表1　3#公路出口明线段改洞线段的投资对比表

4.5明线改洞线决策

经反复多次讨论分析，同时鉴于以上分析考虑，根据现场的实际情况，从工程的安全性、可行性、合理性及投资性等方面综合考虑，总体认为在基本保证工程总工期不变的情况下，将出口明线改为洞线施工从技术上是可行的，因此，同意将出口明线段改为洞线的优化意见。

5　变更方案实施过程中的若干问题

工程设计优化后，虽然有效避免了明线段施工可能出现的诸多的问题，但改线后的洞线开挖还是由于山体的不良的地质等原因又出现了新的问题。

5.1隧道出口段不良地质原因造成的问题

本工程设计优化后，在洞线开挖掘进至临近出口段时，由于山体边坡的强风化层厚达6～15 m，表层堆积有残积粉质黏土，其自稳能力差，造成出口山体边坡出现大面积的山体垮塌滑移等一系列问题，给工程施工带来诸多连续不断的新难题。

5.2工期费用问题

工程明线改洞线后，因不良地质原因，一度给工程造成了诸多连续不断的施工难题，工程费用也在原优化分析的基础上不断增加变化。

（1）K4+530桩号以前围岩的变化，不得不提高围岩初期支护参数的等级，以进一步保证隧道掘进的施工安全及施工质量。

（2）在K4+530—K4+550段、K4+550—K4+ 560段开挖后拱墙及拱顶均发生较大范围的坍塌。

（3）K4+580—K4+603段在初期支护完成后出的二次坍塌。

（4）主线隧道出口洞脸及洞脸以上均按设计要求进行了施工支护（自进式锚杆加网喷），但在隧道正方向掘进中，出口山体因其自稳能力差，造成出口段近30 m支护完成的隧道坍塌，同时，隧道出口山体边坡出现大面积的山体垮塌滑移的新问题。

5.3工程总工期延期问题

工程在设计变更优化后不久，施工单位提出工期延期的以下四点理由：初期施工干扰、线路方案调整、306施工便道施工难度增加以及二衬工程量增加等，并提出申请延长合同工期11个月的意见文函。

监理工程师基于合同原则及有关合同事实，对承包人的工期诉求进行了评价，认为初期施工干扰和作为关键路线项目的306支洞的延长对本工程直线工期的影响给予支持，承包人提出的306便道施工难度增加和二衬工程量增加等事项其合同事由不成立，对工期的诉求不予支持；因此，综合考虑其因素认可本工程工期延长75 d的意见，并向建设单位以书面汇报了工期变更调整建议方案及重新调整的工程节点目标。

工程在出口明线改洞线施工至出口段及出口边坡后，因其地质原因工程出现诸多施工问题，造成工程进度缓慢，施工费用的增加，后期施工单位根据现场所发生的实际情况并再次提出工程延期及施工费用补偿等问题。

6　结语

工程工期的延长和费用的增加对施工单位是常常利大于弊，但对于投资方建设单位来讲是得不偿失的；施工单位在激烈的投标竞争后脱颖而出，传统的 “低报价，高索赔”及 “无休止的费用补偿”依旧存在；招标后的设计方案变更，将设计推向边施工、边勘察、边设计的境况，设计质量难以保障等等问题，如何合理地避免或减少此类问题的发生，在进一步加强前期整体规划、方案论证方面，同时尽量减少工程的变更等方面多下功夫，也许均可能或多或少避免或减少工程施工后的相关问题。

中图分类号TV672+.1

文献标识码B

文章编号1007-6980（2016）01-0004-03

作者简介

许晓忠男高级工程师四川二滩建设咨询有限责任公司四川成都610021

收稿日期（2015-11-10）