淺談某地下水封石油洞庫工程的施工優化

孫 海 江，　周 永 力

(1.中國人民武裝警察部隊 水電第七支隊,湖北 武漢　430200)

淺談某地下水封石油洞庫工程的施工優化

孫 海 江，周 永 力

(1.中國人民武裝警察部隊 水電第七支隊,湖北 武漢430200)

摘要：某地下水封石油洞庫設計總庫容量為300×104m3，是密集布置多條大斷面洞室組成的巨型洞室群。通過對洞室群施工方案進行優化以及針對特殊洞段、不良地質段處理措施等內容的綜合研究，總結出了地下水封石洞油庫施工管理和技術經驗，對類似工程施工具有一定的參考價值。

關鍵詞：地下；石油洞庫；施工優化

1概述

某大型地下石油洞庫工程主要由主洞室群、豎井、水幕系統及施工巷道等組成，主洞室群分為3組，每組3個洞室，共計9個洞室，每組洞室之間由施工巷道連通。洞室為直邊墻圓拱洞，跨度為20 m，高30 m，長度為484～717 m，洞室間距為30～59 m。庫址區內的地層巖性為第四系殘坡積、洪積層(Q4el+dl+pl)、早白堊世二長花崗巖(K1ηγ)，晚元古界花崗片麻巖(Pt3gg)以及早白堊世中煌斑巖脈、閃長巖脈(K1χ、δ)。

2施工管理優化

2.1建設單位的管理優化

(1)高度重視信息管理。開發了“洞庫項目管理信息系統(DKPMS系統)”，為工程各參建方提供了一個便捷動態的信息交流平臺。

(2)群策群力解決地質難題。制定了“地質會商制度”，監理每周組織一次地質聯合巡查，建設、勘察、設計、施工、監測單位共同參加，為施工過程中出現的地質問題處理提供了快速全面的決策支持。

(3)注重文化建設。工程建設單位始終著力培育“誠信、和諧、創新、超越”的團隊文化，用先進文化凝聚各參建人員的積極性，為工程建設創造“一家人、一條心、一個目標、一股勁”的氛圍。

2.2施工單位的管理優化

(1)建立并落實責任制體系。根據實際情況，成立了三個工點管理小組，其任務主要是對各作業隊實行統一領導、統一組織、統一指揮、協調作戰，全面完成施工任務，并按照責、權、利對等的原則簽訂責任狀。

(2)緊盯目標，量化管理。①細化日報，時間及工程量等數據精確至每開挖循環，每日交班會進行分析講評。②加強考核，由節點考核改為每周量化考核，周量化指標為剩余量與剩余時間之比，并且每周根據完成情況進行修正。③強化溝通，項目部生產部室與監理、設計、業主等單位及時溝通，以最快的速度、最短的時間解決問題。④抓好工序銜接，力爭實現現場施工“時間上連續、空間上占滿”的目標。

(3)質量安全管理突出“抓關鍵”和“勤檢查”。“抓關鍵”：火工品管理、爆破警戒、爆后檢查等是安全控制的關鍵環節，通過全程監控、爆前領起爆器、利用監控系統喇叭通知臨近部位等措施，確保了關鍵環節管理可靠有效。爆破周邊孔、堵水注漿、錨桿注裝及噴混凝土厚度等是質量控制的關鍵項目，通過培訓、檢查、旁站等途徑提高一次驗收合格率，避免了多次驗收造成的時間資源浪費。“勤檢查”：風水電設施、不穩定巖體及車速車況等必須通過經常性的日常檢查整改，方可維持安全運行狀態。質量優良是施工出來的，不是檢查出來的，但是，工序檢查是保證施工優良的有效措施，只有程序合格，才能保證成品合格，因此必須認真落實“三檢“制，勤檢查、保合格。

3技術優化

3.1施工方案優化

(1)開挖順序優化。該工程洞挖總方量為371×104m3，其中主洞室為325×104m3，平均洞挖強度為12.4×104m3/月，高峰強度為32×104m3/月。施工強度很高，組織難度大。原計劃各主洞中下部分均采用潛孔鉆梯段預裂施工，但由于該方法分層高度較高(9.5 m)，出渣通道唯一，必須上層全部施工完成方可啟動中下層，因而不能形成立體施工狀態。同時，由于其爆破震動較大，影響不良圍巖段的水封效果。因此，該工程僅進洞早、圍巖好的①⑧⑨三條主洞中下層(分層高度9 m)采用了梯段預裂開挖方法,而其余六條主洞均采用手風鉆水平光爆施工。

由于受結構布置限制，主洞④、⑤、⑥、⑦進洞時間相對較晚且裂隙發育，致使上層堵水注漿工作量大，上層注漿、支護、水封試驗驗收等工序占用時間長。按照正常的上中下層依次開挖方案，總工期將滯后兩個月。經研究決定中下層開挖采用手風鉆水平光爆施工方法。該施工方法具備分層高度低(分層高度6 m)，施工便道形成方便，可以實現上層、中下層同時作業的立體施工狀態，從而達到早開工作面、多開工作面的目的，也便于各層注漿及水封驗收施工，確保了總工期按期完成，具體情況見圖1、2。由于F3斷層(寬約7～9 m)橫穿主洞②、③，為保證施工安全，對這兩條主洞也采取了手風鉆水平光爆開挖法。

圖1　正常施工順序圖

圖2　優化后的施工順序圖

圖3　新增施工支洞示意圖

(2)新增施工支洞。根據設計圖紙，主洞①、④、⑦不直接與施工巷道相連，需分別經過主洞 ②、⑤、⑧方可形成出渣通道，從而導致其施工時間受到較大限制。為減少干擾，增加作業面，在主洞①、②和主洞⑦、⑧間分別增加了①～④連接巷道、②～⑤連接巷道，具體情況見圖3。由此而主洞①、⑦比原計劃增加了兩個工作面，完工時間分別比原計劃提前了2～3個月。由于主洞⑤存在50 m長的不良地質段，施工進度較慢，不具備在主洞④、⑤間增設連接巷道的條件，但主洞⑤進度慢反過來也延長了主洞④正常作業的時間。

(3)資源配置優化。

上層施工支護工作量大，占用時間長，主要配置了4臺BOOmer XL3D多臂鉆和2臺Sika-PM500PC濕噴臺車作為支護施工的主要力量，同時配置了部分手風鉆和TK600A小型濕噴機作為輔助力量。中層施工突出的特點是洞挖量巨大，主要配置大斗容挖裝設備和大型運輸自卸車以縮短出渣時間。

3.2支護參數的優化

(1)高性能噴射混凝土。本工程為我國首座大型地下水封石油洞庫，具有“大跨度、高邊墻、不襯砌、低滲漏”的特點，所以，必須保證初期支護質量，才能對工程運行提供有力保證。為降低滲漏和加快施工進度，主要采用高性能鋼纖維噴射混凝土代替鋼筋掛網素噴混凝土，同時也保證了施工安全。該高性能噴射混凝土已經取得湖北省專利。

(2)預注漿與后注漿。設計要求滲漏標準為每100萬m3庫容滲漏量不超過100 m3/d，考慮到洞庫頂部25 m高、全面覆蓋的水幕系統，因此，實現該目標難度極大。施工中大的裂隙帶和涌水嚴重部位采用中高壓預注漿堵水，一般滲水部位采用中低壓后注漿和固結灌漿堵水，這樣實施既保證了能夠達到滲水標準，又加快了施工進度。

3.3特殊洞段和不良地質段的處理

(1)特殊洞段的處理。洞室群施工中，存在大量的平交段、立體交叉段、堵頭段等特殊洞段施工，尤其是上層連接巷道與主洞頂拱平交段、豎井與主洞頂拱立體交叉段，其跨度大、挖空率高、體型復雜。施工前做好鎖口支護和超前支護，施工時嚴格按照“短進尺、弱爆破、強支護、勤觀測”的原則進行作業，一般采用小導洞先行，分部擴挖成型的施工方法。同時，設計單位也及時增設了9 m長的加強錨桿和鋼纖維混凝土等支護參數，還加密了監測儀器的設置，確保了施工安全的可靠性。

圖4　不良地質段處理示意圖

(2)不良地質段的處理。主洞③、⑤分別遇到了50 m長的不良地質段，其破碎帶、節理裂隙發育，多有高嶺土充填、巖土破碎，呈碎裂狀和散體狀，穩定性極差且涌水量較大，主要為Ⅳ、Ⅴ類圍巖。為確保施工安全，經工程建設六方現場勘查，果斷采取了開挖斷面由20 m寬縮小為12 m，同時預噴厚10 cm CF25混凝土，內置22b@60 cm工字鋼，復噴30 cm厚CF25混凝土封閉的措施(圖4)，以上處理措施的采用，避免了塌方、冒頂風險，保證了施工安全順利進行。

3.4通風方案的優化

(1)通風方案的選擇。洞室群施工通風是工程實施階段的一個關鍵問題，通風效果不僅關系到施工成本、作業人員的身體健康，同時對施工進度產生決定性影響。施工前擬定了多種通風方案，邀請清華大學水利系進行了數值模擬，最終選定地面壓入式通風方案為最優方案：九臺通風機(瑞典生產的AVH180.315.4.10通風機)布置于通風巷道及通風豎井入口處，連接風筒布分別向主洞室壓風，有害氣體通過通風豎井內的凈面積及施工巷道排出(圖5、6、7)。

圖5　洞室群通風系統布置圖

圖6　通風機布置圖

圖7　通風機布置圖

(2)通風系統的優化。選定通風方案后，為 改善通風效果，首先，采取了加大通風豎井直徑(由5 m調整為6 m)、對通風死角增設通風聯系洞、通風氣流串通區封堵不必要的聯系洞、及時延伸風筒布等細節優化；其次，采取了灑水車定期灑水降塵、作業面設置水袋進行爆破降塵、全部采用水鉆和濕噴技術，杜絕干鉆和干噴作業，有效降低了粉塵的產生；最后，對多臺通風機聯合運行進行了試驗，總結出多臺風機聯動運行的最優參數，給出了污染空氣排放的最短路徑，縮短了污染空氣在洞室群內竄動滯流的時間。經過數值模擬和現場實測數據驗證，通風30 min后各掌子面有害氣體濃度均達到規范要求(圖8)。

圖8　通風30 min后全局CO濃度分布示意圖

4結語

從國內外的地下水封儲油巖洞相關研究文獻看，對儲洞選址、設計方面的研究較多，但對其開挖施工方法、安全施工措施及快速施工技術等方面的研究則相對較少。通過我國首座大型地下水封石油洞庫將近三年的施工實踐，我們創造了月洞挖32萬m3的高峰強度，實現了質量安全零事故的目標。筆者總結了水封石油洞庫施工過程中取得的一些經驗和做法，對類似的工程具有參考價值。

參考文獻:

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[2]賴滌泉. 隧道施工通風與防塵[M]. 北京: 中國鐵道出版社, 1994.

[3]陸寶麒，梁建毅，等. 首座大型水封石洞油庫工程建設管理集成創新模式[J]. 長江科學院院報, 2014，31(1)：98-102.

孫海江(1981-)，男，河南焦作人，高級工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

周永力(1978-)，男，河南焦作人，高級工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作.

(責任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-07-10

文章編號:1001-2184(2015)04-0050-04

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV554;TV51;TV52

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