浅谈旬阳县七里峡水电站引水隧洞施工

王朝林

摘要：七里峡水电站隧洞距离长、施工难度大，本文根据工程实际情况，采取了较为合理的施工方案和施工技术，做到安全、投资、进度、质量最经济合理化。

关键词：引水洞线，施工，质量控制

Abstract: in the seven gorge hydropower station tunnel long distance and difficult construction, this paper according to engineering practice, to take a more reasonable of construction project and construction technology, to do it safely, investment, schedule and quality most rationalization.

Keywords: water diversion tunnel line, construction, quality control

中图分类号：O213.1文献标识码：A文章编号：

1 工程概况

1.1基本情况

旬阳县七里峡水电站工程是吕河流域水能规划的第2级电站。电站位于赤岩镇境内，属汉江南岸二级支流吕河梯级开发电站。取水枢纽距赤岩镇0.2km，电站属ⅴ等小（2）型工程，取水枢纽5级建筑物，电站厂房5级建筑物。电站主要建筑物有：取水枢纽，引水建筑物（4832.759m的无压隧洞、前池、压力管道），厂区建筑物等。电站设计引水流量3.75ｍ３／ｓ３，设计水头74.05m,总装机1890Kw（3×630 Kw混流式机组），年发电量659万Kw•h。年利用小时数为3490h。工程总投资1389.28万元。

引水隧洞为无压隧洞，总长4832.759m，设计流量为3.75m3/s，隧洞底坡i=1/1000。断面尺寸宽×高=2.3×2.473m。

在桩号SD1+125.368m、SD3+162.610m处设施工支洞，洞长83.381m、57.441m。支洞底坡i=1/500，支洞断面为城门洞型，断面尺寸宽×高=2.0×1.966m。

隧洞底板采用C20砼衬砌，厚度0.1m。根据围岩稳定条件，局部洞段采用全断面衬砌。

本工程是国家“十一五”水电农村电气化建设项目，建成后可提高旬阳的供电能力，并能形成区域经济增长点，为山区经济发展注入新的活力。

1.2引水洞线工程地质条件

1.2.1概述

电站引水洞线从赤岩坝址区入口至七里峡前池段出水口，全长4832.759m，断面尺寸2.3×2.473m，洞底板坡降1‰，为无压洞。沿途经过为中～高山陡～峻坡地形，与沟壑负地形相间。地表覆盖层厚度小，主要为残坡积堆积和耕地，植被较为茂密，基岩大部分裸露，主要岩性为：坝址～花门楼段为云母长石石英变砂岩夹云母石英粗粉砂岩，花门楼～前池段为硅质板岩。岩层走向和洞线方向大角度相交。断层构造除在猫儿沟发育的一小型断裂外，再无其它较大断层破碎带，节理裂隙主要为走向型和与岩层走向大角度相交的剪节理，节理面平直紧闭，无夹泥，受区域褶皱构造影响，岩层倾向变化大。

引水洞线经过处较大的沟谷从上游至下游，主要为姜人沟、猫儿沟、廖叶沟，及少量切割较浅的沟壑，常年流水，水量受季节性大气降水控制。洞室地下水活动主要为赋存在节理裂隙中的裂隙水，地下水活动轻微。硅质板岩中裂隙水较发育，掘进时可能会出现股状流水和滴流现象，地下水活动轻微～中等，受大气降水控制特征明显。

2 隧洞施工

2.1施工原则

由于该工程是国家“十一五”水电农村电气化建设项目，工程采取招投标。因此施工中充分考虑了工程安全、施工进度、施工质量、工程投资四者的关系，以求施工达到经济安全合理化。

2.2 施工前期质量控制工作

引水隧洞轴线较长，开挖前及开挖过程中隧洞轴线控制是隧洞轴线贯通的重点。在施工准备阶段，根据设计控制网点布置了施工测量控制网，并报业主和监理工程师审核，达到精度要求后，承包方才能进行隧洞轴线放样开挖。施工过程中承包方、监理方进行两级测量校准。开挖过程中承包方加强对隧洞轴线的测量校准，特别是曲线段轴线的校准，监理随时对隧洞轴线进行二次校核，发现偏差及时进行校正。

2.3隧洞开挖施工过程中的质量控制

2.3.1隧洞开挖

洞体围岩以硅质板岩为主，根据洞长选用空压机选用VF-6/7 和L-10／7型空压机，电动机功率37kW和55kW，采用YT28气腿式凿岩机打眼，人工装药爆破，根据不同岩石岩性爆破采用预裂爆破和光面爆破的方法。

2.3.2通风、排烟

七里峡电站隧洞距离长，是旬阳县开挖最长的一条，仅2号洞全长就为4532.759m。在桩号SD1+125.368m、SD3+162.610m处设施工支洞，洞长83.381m、57.441m。因此通风、排烟十分重要。根据不同工作面长度采用了不同的方法。

①工作面长度400m以下采用离心风机，配电动机18.5千瓦，300mm的进风筒压入式通风，风机置于洞外；

②工作面长度400～700m内，将鼓风机移入洞内，缩短通风距离；

③根据实际地形地貌在SD3+040m处增设导洞1个，减少排烟距离、缩短排烟时间。

2.3.3出碴

隧洞设计断面尺寸较小，开挖断面宽2.3m、高2.47m，采用自行挖掘输送机装渣，自卸翻斗车运输。自行挖掘输送机长5.7m，最大宽1.7m、高度1.7m，挖掘装载量55t/h。装一斗车只需2——3min。每进尺150-200m在洞的一侧增设1个倒车巷以便车辆快速进出。这样大大加快了施工速度。

2.3.6.1开挖质量控制

在隧洞开挖工程中，监理工程师对各工序进行严格监控：为保证布孔准确，必须准确标定圆心、切点、顶点和底板边界点；孔布置包括孔间距尺寸、钻孔方向、深度；装药前严格进行洗孔，制作起爆体、加工炸药串，然后将制作好的起爆体及炸药串分别装入相应孔内，并装够设计药量；堵塞炮孔，堵紧并堵够设计长度；起爆网络，应严格分段起爆。

在开挖过程中，施工质量控制难点是地质较差（如Ⅳ和V类围岩）和地下水丰富的洞段。对地质较差洞段要求承包商采用“短进尺、弱爆破、加密炮孔数、缩小间距”；地下水丰富洞段常发生炸药被水冲出的难题，监理工程师要求承包方采用“引、排、堵”的施工方案，即首先打排水孔将大量水排出，再采用木塞封堵炮孔并现场督促实施，从而使开挖质量得到保证，并将因地质因素造成的超挖控制在最小范围内。

2.3.6.2临时支护质量控制

地质勘察资料与工程实际不符，对可能出现的塌方，没有可靠的预防处理技术措施。一旦遇到软弱、破碎带地层，往往措手不及造成塌方。

隧洞所在地段的地质和水文地质资料，情况不明。当隧洞穿越SD0+450-SD0+500,SD0+850-SD1+100,SD1+180-SD1+200,SD2+650-SD2+750m不稳定地层时，对稳定性差的围岩，开挖后没有及时支护衬砌，围岩长期暴露，山岩压力增长，支撑构件强度低引起塌方。我们一贯主张坚持以预防为主的原则，曾发生一起塌方冒顶事故，经设计、监理、施工和业主等单位有关人员现场勘察分析几处地下水发育明显的地段，隧洞围岩的强度低，

对于隧洞0+450-0+500,0+850-1+100,1+180-1+200,2+650-2+750m四处大体积塌方，尽管我们在工程实施工程中加强了各方面预防工作，但塌方事故还是时有发生。面对发生的塌方事故，我们还是认真对待，及时对塌方的原因进行分析，采取有效的处理措施。塌方发生后，应首先加固未塌地段，以防塌方蔓延，让抢险工作有一个安全的空间。同时，要组织相关人员到塌方现场调查研究，查明塌方的范围、性质以及塌方区围岩的地质构造和地下水活动情况，认真分析形成塌方的原因，及时制定出可行的塌方处理方案。

在处理方法上，经过对过去隧洞塌方处理经验总结，认为应按“小塌清、先支后清”和“大塌穿，先棚后穿”的原则快速进行。处理方法及步骤如下：

(1)采用工字钢和U钢预制钢拱架加钢筋砼预制板。

(2)施工排水。

(3)采用人钢管或工字钢（可用废旧材料）按一定水平间距沿隧洞设计开挖线以外15°斜向顶部打入塌方堆积体内，形成顶棚。

(4)采用千斤顶调整工字钢或U钢高度，使其在隧洞顶拱外弧线上，并用钢筋或角钢焊接固定。

(5)采用预制钢拱架支撑替换圆木支撑，用千斤顶进一步调整工字钢或U钢高度高度，使其在钢拱架的外缘线上。

(6)在临时支护结构的保护下，边挖边撑，将隧洞设计开挖线内的塌碴逐段清除。在清除塌碴的同时，为了避免前方塌方堆积体发生坍塌，应采用钢管、木桩等将掌子面塌方堆积体支撑牢固。各个支撑构件，均不得侵占衬砌断面。衬砌后不再拆除。

(7)随即对隧洞侧墙进行钢筋混凝土预制板封堵。

(8)重复上述操作，循序渐进，逐步推进。

经过约3个月的努力，终于穿过了塌方段，完成了施工任务。

3 隧洞混凝土衬砌施工质量控制

混凝土单元工程共有五项工序组成，即基础面或施工缝处理工序；模板工序；钢筋工序；止水、伸缩缝和灌浆管安装工序；混凝土浇注工序，在上述五个工序中，监理工程师以钢筋制作和混凝土澆筑工序为重点控制，为确保施工安全和质量，对部分洞段衬砌进行了特殊处理。

应对基础面或混凝土施工缝处理、止水、伸缩缝和灌浆管安装工序应进行验收，并在验收过程中基础面应无松动岩块。地表水和地下水应引排或封堵，岩面冲洗干净，无积水，无积渣杂物；混凝土表面无乳皮成毛面，表面冲洗干净，无积水，无渣杂物。软基面处理止水、伸缩缝和灌浆管安装必须符合要求。

应对模板质量进行控制：小洞径隧洞工程采用的是钢模钢支撑或竹席板模钢支撑，模具安装工序质量关系到衬砌的形状、位置等指标能否满足设计要求，是保证衬砌外观质量的关键。在工序检查过程中，用全站仪检查钢支撑中点的相对位置和绝对高度，使其中心线偏差与隧洞轴线偏差控制在5mm以内。模面必须清洗干净，并且打上脱模剂。

钢筋混凝土施工质量的关键是确保钢筋的型号、规模、间距、搭接长度、钢筋的焊接质量现场取样试验等符合设计和规范要求；浇筑中必须按批准的配合比进行拌料，保证浇筑的连续性和振捣的密实。

4 结论及建议

七里峡水电站隧洞距离长、施工难度大，但在科学管理、在遵循设计的前提下，根据工程实际情况，采取了较为合理的施工方案和施工技术，做到安全、投资、进度、质量最经济合理化，在规定的工期内完工，没有出现技术问题及其他事故，保证了总体工程进度，取得了良好效果。

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