大朝山水电站长尾水隧洞施工

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大朝山水电站长尾水隧洞施工

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-18 1766


简介: 由中国水利水电第十四工程局承建的大朝山水电站长尾水隧洞工程,开挖设备先进,施工措施合理,上层开挖顺利通过了那戈河底,开挖质量达到国内领先水平,混凝土拌和楼实行微机控制,直径15 m的圆形洞室采用针梁钢模和钢模台车两次浇筑成形,为争创优质工程打下了坚实的基础。关键字:尾水隧洞 隧洞开挖 隧洞衬砌 锚喷支护 施工方法 大朝山水电站

1 尾水隧洞工程概况

  大朝山水电站的2条长尾水隧洞平行布置在澜沧江右岸,主洞长分别为1 152 m和1 101 m,衬砌后内径15 m,4条岔支洞长分别为211、191、146、131 m,总长约2 932 m。2条主洞中心距76.5 m,开挖直径Ⅲ类围岩为16.3 m,衬砌厚度为50 cm。施工支洞为8.2 m×6.9 m门洞形,总长873 m。尾水隧洞石方洞挖约59.6万m3,井挖1.8万m3,尾水出口边坡及明渠土石方明挖约16万m3,施工支洞石方洞挖约4.9万m3,主体工程混凝土总量约12万m3,喷混凝土约1.8万m3。

  大朝山尾水隧洞工程区岩性主要为玄武岩,广泛夹薄层凝灰岩及玄武质火山角砾熔岩。洞区内,按巴顿围岩分类为Ⅱ~Ⅳ类。特别是尾水岔支洞至出口明渠段,全部为Ⅳ类围岩,且覆盖层薄,岩石破碎,结构松散,强度低,整体稳定性差,现已查明有Ⅲ级结构面15条。施工难度大,是C2工程标的难点、重点所在。

2 施工布置

  2.1 渣场

  尾水隧洞工程石方洞挖约66万m3,洞渣的10%直接供C2标粗碎车间加工砂石骨料,其余90%运至C2标存渣场堆放,约16万m3的明挖土石方及部分含凝灰岩夹层的不合格洞渣运至16号公路末端弃渣场。

  2.2 回车场

  洞内临时施工场地布置,施工支洞按每隔150 m左右布置1个回车场,施工支洞内共布置2个回车场,3个变压器室。

  2.3 通风散烟

  在前期施工支洞及部分主洞开挖支护施工阶段,在支洞口布置1台2×55 kW轴流通风机,接 1 000风管,向洞内正压通风,当主洞上层开挖到达通风竖井位置时,分别在1、2号尾水隧洞内各钻2个直径1.4 m通风竖井,并在井口设置2×55 kW轴流风机用于洞内机械抽风。出口段改善通风条件的办法是尽早使闸门井与尾水支洞贯通。

3 开挖与锚喷支护

  3.1 闸门井边坡及出口明渠边坡

  尾水闸门井平台以上边坡开挖高度约60 m(高程842.5~902 m),土石方明挖约6.7万m3,按自上而下的施工顺序,采用从下游842 m高程开挖施工便道,履带设备进入施工区的开挖方法。882.5 m高程以上边坡大部分为土方,将用PC300反铲配合D85推土机开挖,人工削坡,局部手风钻造孔爆破。882.5~842.5 m高程采用手风钻配合古河履带钻造孔,非电毫秒雷管梯段爆破,周边预裂,预裂孔间距0.7 m,孔径65 mm,石方开挖炸药单耗0.40 kg/m3。局部地段由于地质条件差,强风化覆盖层进行了人工削坡,配正铲及川畸装载机配15 t自卸汽车运渣。尾水出口明渠812 m高程以上开挖与闸门井842.5~882.5 m高程边坡开挖方法基本相同。

  边坡喷混凝土系统布置在现场,采用水泥裹砂半湿喷法施喷,喷射机使用HZPU-5B型,862.5 m高程以上采用人工搬运水泥、砂子、瓜米石,现场拌和施喷,孔深4 m以内锚杆及排水孔使用手风钻造孔,孔深大于4 m的采用QZJ-100B宣化钻造孔,835~820 m高程采用古河履带钻造孔,锚杆使用UH 4.8B注浆机注浆,人工安插锚杆。

  3.2 尾水出口明渠水下开挖

  尾水出口明渠水下开挖深达17 m(高程812~795 m),首先在812 m高程使用古河履带钻造孔,非电毫秒雷管梯段爆破,并在距混凝土围堰外边线1.5 m处预裂,打防震孔,爆破后,使用PC650长臂反铲抓渣,装15 t自卸车运至弃渣场。在2001年导流洞下闸封堵、水库蓄水断流的约6 d时间里,配备足够的推装、运输及钻孔设备,确保水下二次清挖到位,不影响发电机组出力

  3.3 尾水隧洞开挖

  两条

复合土工膜是在薄膜的一侧或两侧经过烘箱远红外加热,把土工布和土工膜经导辊压到一起形成复合土工膜。随着生产工艺的提高,还有一种流延法做复合土工膜的工艺。其形式有一布一膜、二布一膜、两膜一布等。土工布作为土工膜的保护层,使保护防渗层不受损坏。为减少紫外线照射,增加抗老化性能,最好采用埋入法铺设。施工中,首先要用料径较小的砂土或粘土找平基面,然后再铺设土工膜。土工膜不要绷得太紧,两端埋入土体部分呈波纹状,最后在所铺的土工膜上用细砂或粘土铺一层10cm左右过渡层。砌上20-30cm块石(或砼预制块)作防冲保护层。施工时,应尽力避免石块直接砸在土工膜上,最好是边铺膜边进行保护层的施工。复合土工膜与周边结构物连接应采用膨胀螺栓和钢板压条锚固,连接部位要涂刷乳化沥青(厚2mm)粘接,以防该处发生渗漏。

尾水隧洞主洞开挖直径16.1~17 m,分上下2层开挖。

  上层开挖全部采用中导洞超前、扩挖跟进的方法进行,周边光爆。这种施工方法对围岩震动影响小,残留炮孔保存率达90%以上,开挖质量达到国内先进水平,径向超挖完全控制在规范允许范围内。

  上部开挖采用三臂凿岩车造孔,人工装药,非电毫秒雷管光面爆破,PC200反铲进行安全处理和清底,966 F 3 m3装载机配15 t自卸车出渣,部分中导洞采用手风钻造孔。

  上层开挖总的思路:中导洞抢进尺,扩大开挖保质量;关键线路使用先进设备要进度,非关键线路使用手风钻人工开挖要效益;遇不良地质段及凝灰岩夹层部位锚喷支护及时跟进保安全。

  中导洞开挖断面8.0 m×6.5 m门洞形,采用楔形斜孔掏槽方式施工。爆破参数为:每排炮装药总量266.8 kg,炸药单耗1.49 kg/m3。

  主洞扩大开挖,扩挖面53 m2,重点控制扩挖质量,开挖规格、残孔率、超欠挖,平整与起伏差等。

  根据围岩情况,相应调整装药量,尤其是周边孔的线装药密度,需保证较好的光爆残孔率。实际施工中,每排炮装药总量150~160 kg,炸药单耗1.0~1.1 kg/m3。

  控制开挖质量的具体措施主要有:

  (1) 中导洞先行,预留保护层进行扩挖,扩挖采用光爆法施工,周边孔间距控制在50 cm,不超过60 cm,25药卷间隔装药;  (2) 采用浅进尺多循环的方法,要求施钻孔深控制在3 m以内;  (3) 钻孔方向尽量与洞轴线平行,钻孔外倾角小于5°;  (4) 测量放线必须准确;  (5) 及时跟进测量断面,做好排炮施工记录,改进工艺,修正参数,争取最佳爆破效果。

  尾水隧洞工程施工的难点和重点是出口段4条支管的开挖支护。按中导洞、短进尺、小药量、多循环,超前锚杆,每排炮开挖后及时网喷支护的思路进行施工。

  下半部开挖大部分采用三臂台车造孔,一次开挖成形,少数洞段采用古河履带钻造孔,中间拉槽梯段爆破,三臂台车修规格,石渣装运与上部开挖相同。为方便交通,开挖后底部垫渣1 m左右。

  3.4 锚喷支护

  洞内锚杆分别为4、5、6、8 m,造孔全部使用三臂凿岩台车,注浆使用UH 4.8B注浆机,平台车配合人工安插锚杆,按先注浆后安锚杆的工序进行。

  洞内喷混凝土使用ALiva喷车施喷,湿喷为主,部分采用干喷,喷料由3×1.5 m3拌和楼拌制,6 m3搅拌车运输,外加剂使用上海麦斯特公司生产的速凝剂和稠度调整剂。

4 混凝土施工

  本标混凝土施工可分为4大部分:1、2号尾水主洞,1、2号岔管及1~4号支洞,1~4号尾水闸门井,尾水出口明渠。混凝土骨料由大朝山电站C2标供应。水泥使用红塔集团滇西水泥厂生产的525号水泥。混凝土外加剂使用FDN高效减水剂,混凝土拌制实行微机控制,严格按试验室提供的配合比配料,混凝土坍落度12~14 cm,二级配。在混凝土施工中采用先进施工设备,严格工艺,精心组织。

  4.1 1、2号尾水主洞

  1号尾水主洞长1 152.45 m,混凝土衬砌厚度为50 cm,设计混凝土量2.8万m3。2号尾水主洞长1 101 m,设计混凝土量2.9万m3。

  底拱90°采用针梁钢模,边顶拱270°采用钢模台车,全部泵送混凝土入仓,直线段分块长度15 m,转弯段5 m。针梁钢模与钢模台车配套使用,长15 m和5 m各1套,5 m长的一套主要用于转弯段及附近直线段混凝土浇筑,直线段绑扎钢筋采用钢筋台车,长7.5 m。混凝土由左岸3×1.5 m3混凝土拌和楼拌制,6 m3混凝土搅拌车运输,泵送混凝土入仓,人工振捣,钢模上设置附着式振动器辅振。

  4.2 1、2号岔管及1~4号支洞

  1、2号岔管及1~4号支洞混凝土约2.1万m3,全部采用钢桁架,木模板立模浇筑,圆形洞段分底拱、边顶拱2次浇筑成形,门洞形段分底板、边墙、顶拱三次浇筑成形。该段混凝土浇筑与主洞边顶拱混凝土浇筑平行作业,不占直线工期

  4.3 闸门井及出口明渠

  4个闸门井及出口明渠混凝土采用多卡模板,负压溜管入仓,泵送配合,混凝土分层高度3 m,插入式振动器振捣。混凝土由左岸拌和楼拌制,6 m3搅拌车运输。

5 施工新技术的应用

  5.1 LM反井钻机

  为解决好施工期通风散烟及文明施工,尾水隧洞布置有4个通风竖井,高度为106~140 m,若采用常规施工方法,每个井至少要4个月,而且不安全因素多。在建设单位的支持下,我局引进北京中煤矿山工程公司的LM反井钻机,快速、安全、准确地完成了4个井的施工,单井的实际施工时间是20~26 d。钻孔偏差完全控制在井深的5%以内。

  5.2 混凝土拌和楼微机控制

  对原郑州产3×1.5 m3拌和楼的称量及控制系统进行改造,实行微机管理,程序控制,自动纠错,对已拌制混凝土的全部数据资料存入电脑,做到称量准确,质量稳定。

6 正确处理质量、进度与效益的关系

  水电十四局大朝山分局按项目法施工进行管理,实行项目经理负责制下的“两级管理、一级核算、队为基础”的模式,遵循“安全是保障、质量是生命、进度是中心、效益是目的”的指导思想,按均衡生产、文明施工的原则组织生产。

  尾水隧洞为全衬砌过水建筑物,如何控制超挖,提高开挖质量,减少回填混凝土,是实现效益的关键所在。因为全长2 932 m的隧洞径向超挖每增加1 cm,将要多回填二级配混凝土1 500 m3左右,经济损失约60万元。由于施工技术措施合理,监理及行政领导重视,奖罚分明,已开挖的上半部约1 100 m,平均径向超挖控制在18 cm左右,达到国内先进水平。

  对于进度与效益关系的处理原则是:关键线路使用先进设备保进度,非关键线路使用手风钻人工开挖要效益。在地下洞室开挖中,使用手风钻造孔开挖,炸药单耗可降低10%以上,成本可降低20%左右,在工期允许的前提下,尽量使用手风钻开挖。

  由于开挖质量好,洞室稳定,也为安全施工打下了良好的基础,受到业主及同行的好评,取得了良好的社会效益和经济效益。


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