锦屏二级水电工程引水隧洞施工方案(水电站隧道施工)

中国论文网 发表于2022-11-19 23:38:29 归属于水利论文 本文已影响529 我要投稿 手机版

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摘 要:锦屏二级水电工程引水系统采用4条引水隧洞8台机组布置形式,从进水口至上游调压室的平均洞线长度约16.67km,相邻隧洞中心距60m。

关键词:锦屏二级、TBM、变更、组装洞
1. 工程概况
  锦屏二级水电工程利用雅砻江下游河段150km长大河弯的天然落差,通过长约16.67km的引水隧洞,截弯取直,获得水头约310m。工程总装机容量4800MW,单机容量600MW。工程枢纽主要由首部拦河闸、引水系统、尾部地下厂房三大部分组成,为一低闸、长隧洞、大容量引水式电站工程。四条引水隧洞穿过锦屏山连接闸坝与厂区枢纽。
  锦屏二级水电工程引水系统采用4条引水隧洞8台机组布置形式,从进水口至上游调压室的平均洞线长度约16.67km,相邻隧洞中心距60m。引水隧洞立面为缓坡布置,底坡3.65‰。
  鉴于锦屏二级水电工程特殊的地质条件,东端1#、2#、3#、4#引水隧洞采用钻爆法和TBM法相结合的施工方案,其中1#、3#引水隧洞主要采用TBM施工,2#、4#引水隧洞主要采用钻爆法施工。采用TBM施工的引水隧洞段,开挖直径为12.4m,混凝土衬护厚度60cm,衬后隧洞洞径为11.2m,流速4.72m/s;喷锚支护段洞径12.0m,底拱90?范围内采用混凝土衬砌。本文重点介绍1#引水隧洞TBM组装洞的施工监理,并简称1# TBM。
2. 1#TBM组装洞设计及施工方案
2.1 1#TBM组装洞地质情况
  1#引水隧洞TBM组装洞位置为桩号:引(1)16+010~16+175m。岩性为灰~灰黑色薄~中薄层细晶大理岩(T2y6)。层理平行发育, 总体走向NE,倾向SE∠65~85°,岩石沿结构面多呈弱风化。结构面主要有:①N5~10°E SE∠80°层面裂隙,面平直粗糙,平行发育,间距5~15cm,充填铁锰质、钙质、岩屑。局部呈溶蚀状,少量渗滴水;②N75°E SE∠75°或N75°W SW∠75~80°面略呈波状,平行发育,间距2~15cm,局部强烈挤压节理密集。充填铁锰、钙质,少量岩屑及泥质。局部洞顶渗滴水;③近EW S∠20~35°,面平直粗糙,断续平行发育,间距20~30cm,延伸不长,充填铁锰、钙质,该组节理在南侧边墙较为发育。本洞段岩层层理与③节理组合使围岩完整性差,局部破碎~较破碎。桩号引(1)16+040~16+046段洞顶渗滴水~渗流水。
2.2 1#TBM组装洞设计方案
  由于TBM专用设备的特殊性,业主与TBM供货商签订TBM采购合同,与施工承包人签订施工合同,TBM设备运输到现场后由施工承包人在供货商的指导下负责安装,TBM组装洞尺寸需要根据厂家提供的设备尺寸进行设计。
    1#TBM组装洞平面布置图
  依据TBM设备及配套设备高度、长度、最大起重重量和TBM设备组装的需要,原设计组装洞长80m,高23.5m,宽16.2m,起讫桩号为引(1)16+136~16+056m。组装洞内安装100t×2、40t×2桥式起重机各一台。
  业主、1#TBM供货商罗宾斯(robbins)公司以及施工承包人召开TBM专题会议,罗宾斯(robbins)公司对组装洞室布置尺寸及吊机配置提出了两种方案,并提出TBM主机和后配套将同时进行组装,出发洞到连续皮带机卸料点之间距离应满足TBM整机和连续皮带储带仓以及连续皮带驱动部分的安装要求,因此组装洞室的长度需加长。
  施工承包人根据罗宾斯(robbins)公司对组装净空要求,结合现场施工情况,将主机组装洞的净高调整为25.2m,长度为75m,桩号为引(1)15+900~15+975m,同时增加后配套组装洞,高度21.8m,长195m(包括25m渐变段以及30m扩大段),桩号为引(1)16+170~15+975m,主机和后配套组装洞净宽度均为16.2m。
  但当施工导洞开挖至引(1)15+992m,围岩类别由Ⅲ类变化为Ⅳ类,并伴有溶洞出现。根据设计院地质工程师预测:“本次溶洞厚度应小于5m,再往里侧可能有一宽小于1m断层影响带后即可进入正常围岩掘进洞段”。
  鉴于上述原因,2007年9月,业主、设计、罗宾斯(robbins)公司及施工承包人、监理人再次开会研究。根据组装方案和现场地质条件最终确定:TBM组装洞从引(1)16+010向后施工,主机组装洞桩号为引(1)16+010~16+085,长度75m,净高为25.2m,后配套组装洞桩号为引(1)16+085~16+175,长度90m,高度21.8m。主机组装洞采用钢筋混凝土岩壁梁形式,布置100t×2、40t×2桥吊各一台,后配套组装洞采用钢梁钢柱形式,增加布置40t×1、20t×1桥吊各一台。该方案既能满足TBM主机和部分后配套台车同时进行组装的要求,出发洞到连续皮带机卸料点位置的距离也满足TBM整机和连续皮带储带仓以及连续皮带驱动部分的安装要求,还兼顾了对组装净空和桥吊设备对安装及运行空间的要求。
  初期支护参数:喷射混凝土:C25混凝土,厚度15cm。系统锚杆:拱顶为Φ32(6m)预应力中空注浆锚杆,梅花形布置,间排距1m×1m(Ⅳ类)/1.5m×1.5m (Ⅲ类);边墙为Φ28(6m)普通砂浆锚杆,梅花形布置,间排距1m×1m(Ⅳ类)/1.5m×1.5m (Ⅲ类)。钢筋网:?6.5,网格间距15cm,边墙和顶拱全部铺设。
  组装洞岩壁梁结构:主机组装洞,采用C25钢筋混凝土结构,墙体厚65cm,竖向钢筋采用Φ22螺纹钢,间距30cm,纵向钢筋采用Φ16螺纹钢,间距30cm,横向拉筋采用Φ10圆钢,间距30cm,托梁采用C30钢筋混凝土。后配套组装洞,采用钢梁、钢柱结构。钢柱间距9m,钢梁和钢柱均采用14mm厚的钢板加工,钢梁尺寸为100cm×50cm(高×宽),钢柱尺寸为50cm×50cm(高×宽)。
2.3 1#TBM组装洞施工方案
2.3.1 总体方案
  开挖:采用钻爆法施工,人工手持YT-28手风钻钻孔,无轨自卸汽车出渣。首先在导洞阶段从下半断面开挖,向上爬坡至上半断面;进入过渡段后,按照过渡段拱顶过渡的坡度,进行上导洞开挖;进入组装洞后,水平进行上导洞开挖;完成上导洞开挖及支护后,进行导洞扩挖及下断面开挖支护。支护开挖到位前为临时支护,紧跟掌子面,保证施工安全。
  支护:系统支护紧跟工作面,采用三臂台车钻孔,人工安装锚杆,机械注浆,人工挂网,湿喷机喷射混凝土。
2.3.2 施工顺序
  由于2#引水隧洞采用钻爆法开挖已超前11#引水隧洞,从2#引水隧洞引(2)16+038m向11#引水隧洞引(1)15+998m开挖2#横通道,断面尺寸为8mx8.4m(宽×高);从21#引水隧洞引(2)16+119m向11#引水隧洞引(1)16+100m开挖1#横通道,断面尺寸为8×10.95m(宽×高)。
  从1#引水隧洞引(1)16+175m处垫渣向上爬坡开挖至后配套组装洞室顶部,桩号为引(1)16+133m。
  从1#引水隧洞引(1)16+010m、引(1)16+133m处分别按TBM主机组装洞室、TBM后配套组装洞室断面进行压顶开挖,使该段拱顶部位符合设计尺寸,同时一次性完成顶部支护。
  从1#引水隧洞引(1)16+010m、引(1)16+133m处进行两侧上导坑边墙开挖,开挖时前后错开约50m,同时完成系统支护。
  从1#引水隧洞引(1)16+010m、引(1)16+100m处分别开始向下游,上游开挖中层导坑及两侧边墙,同时完成边墙系统支护。
  从1#引水隧洞引(1)16+010m、引(1)16+100m、引(1)16+236m处分别开挖下层导坑及两侧边墙,同时完成边墙系统支护。
2.3.3主要项目施工方法
  1)开挖
  1#引水隧洞TBM组装洞室开挖遵循“先导洞、后扩挖,从上至下”的原则;严格按照爆破设计的参数进行钻孔、装药、连线作业,确保达到光面爆破的效果。
  测量班配备激光断面放样系统,精确进行炮孔放样,所有炮孔参数提前输入仪器;每次放炮后对开挖情况进行分析,根据现场实际分析及时进行爆破参数的调整。
  导洞施工过程中,当拱顶部位标高开挖到设计标高时,拱顶要与设计开挖线重合,尽量减少扩挖次数。
  2)锚杆支护
  施工工艺流程,锚杆孔开孔前做好量测工作,按设计布孔并做好标记,开孔偏差不大于10cm;锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求,局部加固锚杆的孔轴方向与可能滑动面的倾向相反,交角大于45°。
  孔深度必须达到施工图纸的规定,孔深偏差值不大于±50mm。用高压风冲洗、清扫锚杆孔,确保孔内不留石粉,不得用水冲洗钻孔。
  砂浆采用高浓度砂浆,配合比通过试验确定,并坚持随拌随用的原则,对超过初凝时间的砂浆做报废处理。
  预应力中空注浆锚杆孔口用早强砂浆作平整处理,其强度应能承担锚杆张拉的最大荷载。
  3)喷射混凝土施工
施工方法,采用机械手按湿喷工艺施工。
  施工要点,选用普通硅酸盐水泥、细度模数大于2.5的硬质洁净砂或粗砂、粒径5~12mm连续级配碎(卵)石、化验合格的拌和用水。
  4)钢筋网
  钢筋网在洞外分块制作,运至洞内铺挂,随开挖面铺设,同锚杆固定牢固。钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜,混凝土保护层大于2cm。
3. 1#TBM组装洞进度控制
3.1 1#TBM组装洞进度控制措施
  1)编制详细的进度计划
  监理工程项目进度计划,依据其在监理工作中的作用,分为控制性进度计划和实施性进度计划。控制性进度计划由监理单位编制。并在编制施工总进度计划的同时,编制监理工程项目资金使用计划、材料设备供应计划和图纸供应计划。由监理单位编制的控制性进度计划有:监理工程项目总进度计划及网络图;监理工程项目的年度、季度计划及网络图。必要时可编制月进度计划。
  2)实施性进度计划的审批
  施工单位应根据合同文件、设计文件、现场自然条件及施工水平,编制详细的施工总进度计划,于项目开工前28天报送监理单位审查。
  各单项工程(合同内项目)开工前21天,施工单位应向监理单位报送单项工程施工计划。
  3)施工进度计划执行中的检查、监督与协调
  监理单位应对审查批准的施工进度计划执行情况进行逐日、逐周的跟踪检查与监督。其方式主要有现场巡视、施工资料的调阅与审查、召集现场信息交流会和进度协调会等。
  4)施工进度计划的分析与调整
  由于各种原因,致使施工进度计划(指实施性进度计划),在执行中必须进行实质性修改(指对控制项目及其工期的修改)时,施工单位须在修改计划实施前报送监理单位审批。
  监理单位对工程实施性进度计划进行检查时,如发现有进度拖后现象或可能性,可及时通知施工单位采取措施。必要时监理单位向施工单位提出修改计划的指令,包括管理、投入、进度、甚至工期的修改和调整。由施工单位调整修改后报监理单位审批,并按规定转报业主单位。
3.2 1#TBM组装洞进度工期评价
  1#引水隧洞TBM施工时段较长,将TBM施工分为三个阶段:TBM试掘进前的工期,TBM试掘进,TBM正式掘进。TBM组装洞的施工监理属于TBM试掘进前的部分,下面主要介绍1#TBM组装洞工期分析和研究:
  1)、根据合同文件发布中标通知书日期为2007年8月10日,签订合同日期及监理工程师发布开工令日期皆为2007年8月18日,晚于承包人投标文件中的施工开始准备日期。根据合同文件《投标文件澄清备忘录》,不因中标通知书、合同签订日期或监理人发布的开工日期延迟而改变各节点目标,延误0天。
  2)、组装洞施工:因TBM供货商罗宾斯(robbins)公司要求、业主要求及因施工中揭露的地质情况,组装洞方案经过多次讨论、调整,地质原因影响工期43天,承包人导洞施工影响工期30天,因组装洞方案变更影响工期17天。
  3)、TBM设备到货影响直线工期15天,竖直下支撑延迟到货,影响时段2008年4月1日~2008年4月15日,发包人原因影响15天。
4. 1#TBM组装洞投资控制
4.1组装洞变更产生的原因和背景
  1#引水隧洞TBM组装洞由原设计长80米、宽16.2米、高23.5米。由于TBM供货商对净空要求、组装方案的变化和地质等原因,经多次磋商和调整最终确定16+175~16+010段为组装洞位置,全长165米,其中主机组装洞长75米、宽17.6米、高25.2米,后配套组装洞长90米、宽16.4米、高21.8米。
4.2组装洞变更的内容
  由于主机组装洞断面变大,增加引水隧洞石方洞挖、引水隧洞洞内支护工程量,衬砌混凝土和灌浆工程量。
4.3 .组装洞变更审核特殊内容说明
  1)变更项目需要调整合同价格时,按《专用合同条款》的变更处理原则确定其单价或合价。
  2)计价的基础价格、费率均按形成合同价的基础价格和费率计算,并参照类似定额水平,由监理人与承包人协商确定新的单价,并报发包人审批。
  3)施工合同中一般项目为总价承包项目,不再单独支付一般项目费用。
5. 结束语
  锦屏二级水电工程1#引水隧洞TBM组装洞的施工监理更接近于一般中小型水电工程地下厂房,从TBM组装洞设计方案变更到施工方案的调整,可见锦屏二级水电工程引水隧洞地质条件的特殊性,及采用TBM设备进行全断面掘进的困难程度也是可见一斑。但是,通过组装洞开挖、支护、混凝土、金属结构和TBM设备组装工程的施工监理,整体施工质量满足相关规程规范的要求,常规工作保证了施工进度,为锦屏二级水电工程1#引水隧洞的正常投产起到了承上启下的作用。目前,锦屏二级水电工程引水隧洞已全部贯通,TBM全断面掘进机在锦屏也发挥应有的作用。

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