缓倾角长斜井泄洪洞龙落尾开挖施工

2016-08-08党鹏亮邱仲成

大科技 2016年3期

关键词：支洞泄洪洞下层

党鹏亮邱仲成

（中国水利水电第十四工程局有限公司云南昆明 650041）

缓倾角长斜井泄洪洞龙落尾开挖施工

党鹏亮邱仲成

（中国水利水电第十四工程局有限公司云南昆明 650041）

缓倾角长斜井开挖一直是大型地下洞室开挖的难点。锦屏一级水电站泄洪洞龙落尾在开挖施工过程中，采用了“变洞挖为明挖”等巧妙灵活的开挖方式，取得了良好的预期效果，其经验可为今后类似工程施工提供参考。

锦屏一级水电站；泄洪洞；龙落尾；开挖

1 工程概况

锦屏一级水电站总装机为3600MW，右岸泄洪洞是锦屏一级水电站的主要泄洪设施，泄洪水头、泄洪量、泄洪功率及流速均为国内最高水平。泄洪洞由进水闸、有压洞段、地下工作闸门室、无压洞段、龙落尾段和出口挑坎组成，龙落尾段断面形式为圆拱直墙型，开挖断面尺寸为16m× 19.9m～16m×21.4m（宽×高），由上奥奇曲线段、斜坡连接段、反弧曲线段以及下直坡段等组成。其中：奥奇曲线段曲线方程式为Z=（X2/400）+0.023X的抛物线；斜坡与水平夹角为24.36°；反弧段反弧半径R=300m；下直坡段以8%坡度与出口明渠相接。为满足泄水安全要求，结构上还另设计有4道掺气坎和3个补气洞。

2 施工重难点

（1）龙落尾为大断面、缓倾角、长斜井，由上奥奇曲线段、斜坡连接段、反弧曲线段以及下直坡段等组成，开挖体型复杂，成型要求高；

（2）泄洪洞龙落尾段上层开挖时，由于通风循环通道未形成，通风散烟难度较大；

（3）龙落尾体型组成复杂，大型施工机械无法正常通行，施工难度较大；

（4）龙落尾平均坡度为24.36°，考虑到工期和设备条件限制，有轨运输和无轨运输都将无法实现，渣料运输非常困难。

3 开挖施工技术

3.1 施工程序

根据龙落尾体型特点及现场边界条件巧妙地在龙落尾上、下部各增设了一条施工支洞，施工支洞采取分岔后形成龙落尾开挖的上、下两层施工通道（图1）。

图1 泄洪洞龙落尾开挖分区图

由于泄洪洞龙落尾段系统支护锚杆为6m和9m，为满足开挖支护同步进行，泄洪洞龙落尾段分为上下两层施工，上层开挖高度为9m，下层开挖为10.9～12.4m。上层分为左、右两边半幅开挖。从泄洪洞泄1+ 274.948开始向龙落尾上部进行上层左半幅施工，待左半幅开挖完成后，进行上层右半幅施工，然后进行下层施工。

3.2 主要开挖方法

（1）上奥奇曲线段，由上游向下游方向按15%坡度推进，中导洞先行、两侧跟进，第一层高度为9m，采用自制台车掘进直至无法前进为止。后续分层高度为2～3m，自上而下逐层开挖，挖至设计结构面及奥奇曲线段终点。

（2）龙落尾下部支洞、反弧曲线段导洞开挖施工与下直坡段开挖同时进行。龙落尾支洞开挖断面为7m×8m（高×宽），采用手风钻造孔，先进行楔形掏槽爆破后再进行全断面造孔爆破，开挖后及时进行支护。龙落尾支洞推进至泄洪洞龙落尾部位时，向上游转弯进入反弧曲线段导洞按15%坡度进行上层开挖施工，开挖方式类同施工支洞。

（3）在上奥奇曲线段和反弧曲线段上层开挖完毕，即可进行斜坡连接段上层的开挖。上层分为左右半幅施工，左、右半幅开挖断面均为8m× 9m（宽×高）。上层开挖采用YT28手风钻钻爆施工光面爆破，出渣利用TSY220（D85P）推土机和1.5m2挖机配合推渣至泄洪洞下部洞段施工通道附近，再利用3.4m3装载机（或1.5m2）挖机配合20t自卸车出渣。

（4）斜坡连接段上层开挖形成后，即可利用下部的通道进行反弧曲线段的下层开挖支护施工。在反弧曲线段开挖支护完成后，形成一个斜坡连接段下层开挖的集渣场地，为斜坡段的出渣提前准备。

（5）反弧曲线段的下层开挖完成后，为实现斜坡连接段下层快速化施工，依托上奥奇曲线段通道及斜坡连接段上层提供的爆破斜临空面，变洞挖为明挖，采用100B潜孔钻沿洞轴线造孔。根据泄洪洞断面多变的特点，施工分为Ⅱ、Ⅲ两层顺序施工（Ⅲ层为保护层），均采用自上而下的开挖方法，掌子面为水平面。Ⅱ层开挖采用100B潜孔钻打满足推土机和挖机爬升要求的斜孔（为后续开挖推渣形成通道）孔深10m，进尺竖直厚度为4m，边墙采用光面爆破。Ⅲ层开挖采用手风钻打平行于设计底板线的斜孔，底板和边墙根据不同部位沿设计边线打光爆孔，孔深4.8m，进尺水平厚2m，以控制底板超欠挖并获得良好的成型效果。每层开挖均采用推土机将石渣推至泄洪洞下部洞段施工通道出渣，系统统支护滞后开挖面6～12m同步进行。

（6）下直坡段的开挖须待泄洪洞出口边坡开挖完成后再进行出洞口的开挖支护。上层利用龙落尾上层支洞向下游方向按15%坡度推进，采取先中导洞，后左右半幅推进的方式；下层利用龙落尾下层支洞向下游方向按8%坡度全断面推进，并预留2m底板保护层最后进行水平光爆。

4 几点体会

（1）经过分析论证后，对原方案进行对比优化增设下部施工支洞，并结合上部施工支洞尽快将上层开挖完成，形成下层开挖时的溜渣井，可大大缩短开挖施工工期；下部施工支洞后期还可作为龙落尾衬砌及泄洪洞出口挑坎混凝土施工运料通道。

（2）上层的快速完成为大面爆破提供了临空面，并进一步对下层开挖方案进行优化“变洞挖为明挖”，可实现大孔径造孔爆破，加快开挖速度。

（3）科学的开挖程序及施工方法，更有利于保证洞室稳定和成型，同时减小了施工难度，保证了施工质量，达到了预期效果。

（4）配备合理的工装设备，制定优良的通风方案等均关系到工程施工的安全、质量及进度，为此，要求现场配套的施工组织管理水平一定要高。

5 结语

缓倾角长斜井开挖一直是大断面隧道施工的重点和难点。我们通过充分的对比论证分析，合理优化开挖及通风方案，科学配置工装设备，使锦屏一级水电站泄洪洞龙落尾开挖施工达到了预期效果，平均超挖14.3cm，控制在施工规范内，过程中未出现质量、安全事故。声波监测表明松动深度只的0.6～1.5m。实际开挖工期为11个月，比计划的14个月提前3个月。对今后类似工程施工有较大的参考价值。