錦屏二級水電站引水隧洞開挖施工監理

李金輝（四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川 成都 610072）

1 工程概況

錦屏二級水電站屬于二灘電站在雅礱江干流錦屏大河灣上，卡拉至江口河段規劃的5個梯級電站之一，總裝機容量4800mw，是雅礱江流域裝機規模最大的水電站。錦屏二級水電站工程樞紐主要由首部攔河閘、引水系統、尾部地下廠房三大部分組成，為一低閘、長隧洞、大容量引水式水電站。錦屏二級水電站引水隧洞由4條長16.67KM的引水隧洞組成，引水隧洞洞群沿線上覆巖體一般埋深1500-2000m，最大埋深2525m，具有埋深大、洞線長、洞徑大等特點。

引水隧洞沿線地層巖性主要為三迭系（T）中、上統的大理巖、灰巖及砂巖、板巖。引水隧洞線路區地處西南高地應力區，據三維初始地應力場反演回歸分析成果，隧洞線高程的最大和最小主應力值分別為70.1MPa和30.1MPa，以自重應力為主。

2 施工現狀

引水隧洞洞室開挖采用TBM與鉆爆開挖相結合的方式，1#、3#引水隧洞采用TBM法開挖（開挖直徑12.4m），2#、4#引水隧洞采用鉆爆法開挖（開挖直徑13.2-13.8m）。在洞挖掘進至約10km時，進入了潛在強巖爆洞段，隨著埋深的增加，在掘進過程中，巖爆頻發，等級越來越高，因巖爆具有看不到、摸不著、隨機性極強的等點，因此在施工過程中對人員、設備構成了巨大的安全威脅。

各引水隧洞開挖機械化程度不高，個別工作面處于潛在強巖爆洞段，但仍采用人工開挖，現場安全風險較高。現場施工人員安全意識不強，過程中未嚴格按照安全標準要求進行施工作業。存在未佩戴安全帽、高空作業未佩戴安全帶等安全違章行為。各主洞上斷面開挖完成后系統支護滯后較多，承包人資源投入不足，施工組織管理不到位，系統支護施工進度緩慢。

3 過程控制

3.1 加強高埋深巖爆洞段的技術準備

3.1.1 要求承包人制訂并上報防巖爆專項方案

應監理工程師要求，承包人上報了防巖爆專項方案，監理工程師根據審批的防巖爆專項方案的要求，對現場各項防巖爆措施進行了專項檢查，同時在日常監理活動中，不定期進行檢查；督促承包人進行了防巖爆安全演練，最大限度的提高現場施工人員的防巖爆安全意識。

3.1.2 要求承包人上報應力解除爆破孔設計

應力解除爆破的目的是解除或降低應力集中區部位的高應力，爆破區域位于應力集中區范圍內，并以能有效解除或降低應力為原則。監理工程師督促承包人上報應力解除爆破孔布置圖、裝藥量等技術要求，現場施工過程中，掌子面施作應力解除爆破孔，同時，開挖后根據現場實際情況采用多臂鉆在爆部位施工徑向應力釋放孔，釋放較高的地應力，減輕巖爆強度。

另外，隧洞開挖后掌子面一帶的應力集中區空間形態為一“渦殼狀”區域，當開挖面形態適應這種應力分部形態時，有利于維持圍巖的圍巖水平和圍巖強度，達到利用圍巖強度控制巖爆的目的。為此監理工程師建議承包人在巖爆多發地段將掌子面形態也修正為“渦殼狀”，中心部位凹進，從中央到周邊平順過渡，形成總體上的弧形形態。

3.1.3 加強地質預報、微震監測工作

經業主引進微震監測技術，提前對前方圍巖發生巖爆的可能性、等級進行了預測，較好地指導了現場施工，最大程度上減少了巖爆危害，不少預測有巖爆風險的區域，在監理工程師督促施工單位采取及時有效的支護措施后，降低了巖爆造成的破壞程度或者避免了巖爆的發生。

在各引水隧洞施工過程中，采用綜合的宏觀地質預測、TSP中長距離預報、短距離表面雷達等多種方法進行綜合地質預報，堅持預報在前，先探后掘，最大限度的查明前方地質狀況，指導施工，規避安全風險。

一般地質雷達預報范圍為掌子面前方30m范圍內，監理工程師收到預報成果后，第一時間轉發承包人，同時要求承包人有針對性的做好準備工作。輕微-中等巖爆洞段，要求承包人地質工程師加強巡查，注意圍巖變化情況，潛在強巖爆洞段，要求承包人加強支護，及時噴射CF30鋼纖維混凝土進行封閉，確保現場施工安全。

3.2 加大資源投入，滿足現場機械化施工需求

3.2.1 督促加大開挖、支護大型機械設備投入

針對潛在強巖爆洞段施工風險較高的形勢，監理工程師多次組織參建各方召開專題會、協調會，經各級領導商討決定，同意增加開挖、支護大型機械設備投入，以減低巖爆洞段施工人員的安全風險。

3.2.2 加強支護措施

在巖爆洞段，臨時支護采用加強支護，以確保現場施工安全，具體采用以下支護形式：

1）水脹式錨桿

水脹式錨桿具有安裝速度快、全長受力的特點。使用水脹式錨桿，可有效預防或減輕巖爆造成的危害，同時，可滿足現場快速完成支護進行開挖施工的要求。

2）漲殼式預應力中空注漿錨桿

漲殼式預應力中空注漿錨桿具有受力速度快、能夠實現永臨結合目的的特點。在巖爆區使用漲殼式預應力中空注漿錨桿，首先將錨桿插入，施加預應力，第一時間起到穩固圍巖的作用，后期再進行注漿，實現了安裝與注漿的平行作業，不耽誤開挖施工進度。

3）納米材料混凝土

納米材料的成分顆粒大小以納米為單位，能夠很好的改善噴射混凝土的性能，初凝快、噴層易增厚厚、粘結力強、回彈率小、強度上升快，能加快作業速度，很好的約束圍巖變形，給予圍巖變形柔性支持力。

在巖爆洞段，開挖完成后第一時間采用納米鋼纖維混凝土對掌子面進行封閉，確保后續施工安全。

4）鋼筋網片

鋼筋網片為φ8@15m×15cm，是一種柔性支護形式。在巖爆洞段圍巖易形成應力集中的部位及巖爆發生后形成塌坑的部位，采用掛設鋼筋網片，并與錨桿外露端焊接，隨后噴射鋼纖維納米混凝土，從而形成一層殼體，可有效地重新分配地應力，減少巖爆強度。

5）柔性防護網

在強巖爆洞段采用掛設柔性鋼絲網，可增大鋼纖維混凝土的噴射厚度，對圍巖起到較好的支撐和分散應力的效果。

在潛在強巖爆洞段施工時，監理工程師根據現場地質條件，要求承包人上述各種加強支護形式結合使用，以達到綜合治理巖爆的效果。

3.3 加強現場施工過程中管理

3.3.1 督促已開挖洞段及時完成系統支護

潛在強巖爆洞段施工時，監理工程師督促承包人及時完成系統支護，做到“一循環一支護”。針對個別工作面系統支護滯后，掌子面較遠的情況，監理工程師組織召開周例會、月例會、協調會，并下發監理指令、正式文函，督促承包人加大資源投入，及時完成系統支護施工，確保現場安全。

3.3.2 巖爆洞段督促承包人按照應力解除爆破施工

巖爆洞段施工，監理工程師下發現場指令、正式文函，督促承包人按照應力解除爆破技術進行開挖施工，最大限度減少巖爆的發生，并提高了巖爆洞段開挖質量。

3.3.3 滯后性巖爆發生后要求暫停開挖施工，進行加強支護

下斷面開挖采用中部拉槽、兩側預留保護層二次擴挖，強巖爆洞段采用上、下分層開挖的施工方式。施工過程中，發生滯后性巖爆后，監理工程師第一時間組織業主、設計、施工等參建各方相關人員到現場進行查看，設定下一步支護參數，同時要求承包人暫停掌子面開挖，首先完成巖爆部位支護施工，方可恢復掘進。

3.4 加強人員、設備安全管理

3.4.1 督促現場施工人員做好安全防護

監理工程師督促承包人加強對施工人員的安全教育，包括新工人入場安全教育、特種人員安全生產教育和培訓、各級安全管理干部的安全生產培訓等，使管理及施工人員認識到安全生產的重要性、必要性，自覺地遵守安全生產法令和規章制度。

監理工程師督促承包人現場施工人員在潛在強巖爆洞段施工時，必須佩戴鋼盔，身穿避彈衣，同時若巖爆現象嚴重時，要求承包人適當調整施工工序，采取待避措施，待主要巖爆發生過后再進行作業。日常監理過程中，監理工程師對施工人員安全帽等安全防具的佩戴進行隨機檢查，發現未按要求進行佩戴的，要求其進行整改，同時對其進行安全教育

3.4.2 督促現場大型機械設備做好安全防護

巖爆洞段施工前，監理工程師督促承包人采用多臂鉆進行鉆孔，濕噴臺車進行支護，最大限度地使用機械代替人工作業，同時要求承包人對所有機械車輛（包括裝載機、挖掘機、多臂鉆和濕噴臺車）的操作室（臺）及發動機蓋全部用具有一定厚度鋼板進行加厚加固，均采用1cm厚鋼板在駕駛室或重要部位安裝防護棚。

3.5 加強開挖貫通安全管理

3.5.1 做好協調工作

各引水洞開挖工作面上斷面貫通前，監理工程師積極做好協調工作，在兩個工作面開挖相距100m時，即要求承包人開挖爆破前提前相互通知，另一個工作面人員、機械設備撤離工作面；在兩個工作面相距50m時，監理工程協調承包人暫停一個工作面開挖施工，進行支護施工，另一個工作面單向掘進，開挖爆破前提前通知，另一個工作面人員、機械設備撤離工作面，確保貫通安全。

3.5.2 做好信息管理工作

各開挖面貫通前，監理工程師督促承包人做好測量工作，復核兩個工作面之間的開挖距離，確保開挖施工的安全距離。

4 監理成效

1#、2#、3#、4#引水洞的上斷面開挖工作面均實現安全貫通，施工過程中未發生安全責任事故，為錦屏二級水電站的順利充水發電奠定了堅實的基礎。

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