李家河水庫引水洞建設方案探析

張 鋼

（陜西省涇惠渠管理局 陜西 三原 713800）

1 概況

位于西安市藍田縣境內(nèi)李家河水庫引水工程，是以西安市城東區(qū)城鎮(zhèn)供水為主，兼有發(fā)電的中型水利工程。工程由水庫樞紐和輸水兩大部分組成。李家河水庫正常蓄水位880.0m，其相應調(diào)節(jié)庫容為4400萬m3，水庫總庫容5500萬m3，李家河水庫總供水量為6187萬m3，電站裝機容量為4800kW，年發(fā)電量為1727萬kW·h。水庫樞杻主要由擋水建筑物、泄水與引水建筑物及壩后電站組成。樞紐大壩為碾壓砼雙曲拱壩，壩頂高程884.00m，最大壩高98.5m。李家河引水洞為圓形壓力引水洞，全長946.37m，洞身外徑3.3m，內(nèi)徑2.5m，引水流量為7.5m3/s。

2 工程施工特點和難點

2.1 施工場地狹窄，平面布置較為困難。

李家河引水洞施工區(qū)地處兩山之間，施工場地狹窄，道路較窄且只有一條，與別的標段在施工運輸中存在較大干擾，施工運輸較為困難。施工臨時道路修筑工程量大。

2.2 工程地質(zhì)復雜，施工難度大。

工程區(qū)位于一級階地構(gòu)造單元中朝淮地臺（Ⅰ）和秦嶺褶皺系（Ⅱ）的相鄰接觸地段。引水洞洞身結(jié)構(gòu)均不同程度穿越層間剪切破碎帶，破碎帶由煤質(zhì)頁巖后期受構(gòu)造擠壓而成，組成物質(zhì)為片狀頁巖、角礫巖、斷層泥、薄煤層等，具有自穩(wěn)能力差、遇水崩解等特征，相應的地震基本烈度Ⅶ度，施工相對困難。

2.3 工序復雜，技術要求高。

引水洞主要工程施工內(nèi)容包括放水塔、工作橋、引水洞、金屬結(jié)構(gòu)及安裝工程、電氣設備及安裝工程及臨時工程等，進口段工序繁多，各工序之間需銜接進行施工，對協(xié)調(diào)能力要求高。

2.4 工期緊

整個施工期只有一年時間。而引水洞洞徑較小，出碴慢，施工工效低，嚴重地影響著工程的竣工時間，而這也對施工組織提出了更高的要求。

3 方案措施

根據(jù)李家河引水洞施工存在的難度大、工期短問題，必須合理劃分好施工區(qū)域，科學編制施工方案，以確保工程順利進行。

3.1 施工布設

施工區(qū)段均位于河道左岸，因此施工臨時道路是本工程一大重點，是決定主要工程能否順利開展的關鍵。根據(jù)現(xiàn)場勘察，需要在引水洞進出口各架設一座跨河橋梁，并修筑臨時道路連接至各施工點。臨時道路施工方案：引水洞進出口均架設鋼架橋。鋼架橋與現(xiàn)有道路銜接段采用石渣鋪墊，鋼架橋與施工點銜接段采用爆破山體，挖出一條寬5m的施工道路。同時，合理布設生活區(qū)、施工區(qū)、材料區(qū)，根據(jù)工程特點，將工程按施工專業(yè)劃分為石方施工作業(yè)組、砼施工作業(yè)組、安裝施工作業(yè)組。引水洞可再按長度及現(xiàn)場實際狀況再劃分兩個施工段，分為第一施工段（0+046～0+400）和第二施工段（0+400～0+946.373）。同時，成立對外協(xié)調(diào)小組，各施工區(qū)域?qū)Ｈ藢谧骱脤ν鈪f(xié)調(diào)工作，減少工程外部環(huán)境影響。加強施工管理工作，抓好現(xiàn)場安全、消防、保衛(wèi)工作和衛(wèi)生工作，搞好文明施工，杜絕重大安全事故和疫情的發(fā)生，保證工程順利進行。

3.2 引水洞技術方案

引水洞全長946.37m，該引水洞巖石級別分別有Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類和V類，地質(zhì)情況較為復雜，為了節(jié)約工期，引水洞上段和引水洞下段兩個施工段同時展開施工。施工工序為：坡面石方開挖→引水洞洞臉開挖→上段洞室開挖（0+046～0+400）、下段洞室開挖（0+400～0+946.373）→上下段洞室局部支護→引水洞襯砌→上下段洞室局部回填灌漿。

在施工中，Ⅱ類巖石采用襯砌C25砼，襯 砌 厚 度 為 40cm； Ⅲ 類（0+930.30～0+946.30）巖石采用在開挖后的巖石表面噴射C25砼10cm，襯砌C25砼40cm，表面為鋼襯；Ⅲ類巖石（0+945.30～0+976.40）巖石采用在開挖后的洞頂上部270°范圍內(nèi)表面噴射C20砼10cm，襯砌C20砼60cm。并對山體做固結(jié)灌漿處理，灌漿孔深入巖石1.5m，排距2.0m。梅花型布置；Ⅲ類巖石（0+945.30～0+976.40）巖石采用在開挖后的洞頂上部270°范圍內(nèi)表面噴射C20砼10cm，襯砌C20砼60cm。并對山體做固結(jié)灌漿處理，灌漿孔深入巖石1.5m，排距2.0m，梅花型布置。Ⅴ類圍巖（0+046.00～0+080.00）巖石采用在開挖后的洞頂上部270度范圍內(nèi)打錨桿，掛鋼筋網(wǎng)，噴射C20砼15cm，襯砌60cm C20砼。并對山體做固結(jié)灌漿處理，灌漿孔深入巖石1.5m，排距2.0m，梅花型布置。

3.3 引水洞施工

（1）引水洞石方開挖。

引水洞圍巖以Ⅱ類、Ⅲ類圍巖為主，Ⅴ圍巖相對較少，洞身成洞條件較好，自穩(wěn)能力較高，因此，在進行引水洞施工時，采用全斷面光面爆破法施工，即先爆除主體開挖部位的巖體，然后再起爆布置在設計輪廓線上的周邊孔藥包，將光爆層炸除，形成一個平整的開挖面。引水洞鉆孔采用YT-28型氣腿式鑿巖機鉆孔，孔徑40mm，周邊孔孔距50cm，采用2#巖石硝銨炸藥，炮眼深度2.5m，非電毫秒微差雷管引爆，HXB-50R扒裝機出碴，礦山用自卸三輪車運碴。

（2）引水洞洞挖

由于引水洞斷面較小，大型機械設備無法進入施工，故只有采用中小型機械配合人工裝碴，自卸車運輸出碴。在開挖石碴運輸中，采用20m3壓風機布置于每個洞口，用3寸風管鋪設管路至工作面，及時進行施工通風。引水洞通風除塵必須滿足洞內(nèi)施工需求。掘進中采用單一的壓入式通風即可滿足通風要求，滿足工作面所需空氣。引水洞開挖后，及時進行監(jiān)控量測，分析圍巖變形位移情況，為確定后續(xù)開挖方法，混凝土模筑襯砌時間提供可靠的依據(jù)。施工用水采取就近利用洞口水源并鋪設供水管路至工作面。因引水洞為單一坡度設計，在上坡施工時，采用挖排水溝利用引水洞單向縱坡自然排水；在下坡施工時，采用每隔50m設挖集水坑，將引水洞內(nèi)的水集入集水坑后用水泵逐級抽排出引水洞。為了加快引水洞施工進度，提高出渣效率，在引水洞主線每隔200m擴挖2m，擴挖長度15m，設立錯車洞。

（3）砼施工

在引水洞掘進完成后及時進行引水洞C20砼襯砌。攪拌站在各洞口就近設置，0.35m3攪拌機拌合，自卸車運送。基巖清理采用風鎬，人工撬挖松動巖石，高壓風水沖洗倉面干凈,施工縫處理方法為砼初凝后用高壓水進行縫面沖毛，局部輔以人工鑿毛。水平施工縫澆筑前鋪設2cm厚同標號砂漿，以利于新老砼結(jié)合。采用鋼拱架鋼模板襯砌，每6m為一倉。先利用鋼筋臺車根據(jù)測量控制點綁扎、焊接鋼筋，再將鋼拱架支撐并相互固定，同時制作好擋頭模板；澆筑時人工入倉，先澆筑底倉，接著邊墻，再拱頂，邊澆邊組裝鋼模板，插入式振搗器振搗密實，人工養(yǎng)護。

（4）灌漿施工

引水洞襯砌完畢，砼達到一定的強度后即可對引水洞進行回填灌漿和固結(jié)灌漿。用于回填灌漿的水泥標號為425#，用于固結(jié)灌漿的水泥標號為525#。

回填灌漿在襯砌混凝土達到100%設計強度后進行。在素混凝土襯砌中的回填灌漿孔，可采用直接鉆孔的方法；在鋼筋混凝土襯砌中的回填灌漿孔采用在預埋管中鉆孔的方法，孔深深入巖石10cm。回填灌漿按劃分的灌漿區(qū)段分序加密進行，分序序數(shù)和分序方法應根據(jù)地質(zhì)情況和工程要求確定，并報送監(jiān)理人審批。回填灌漿分兩序，第一序灌奇數(shù)排孔，第二序灌偶數(shù)排孔。灌漿壓力200 KPa～300 KPa，灌漿壓力由小到大。一序孔可灌注水灰比0.6（或0.5）∶1的水泥漿，二序孔可灌注1∶1和0.6（或0.5）∶1兩個比級的水泥漿。空隙大的部位應灌注水泥砂漿，砂子粒徑不超過3mm，摻砂量不應大于水泥重量的200%。回填灌漿在設計的壓力下，灌漿孔停止吸漿，再延續(xù)灌漿5分鐘即可結(jié)束。回填灌漿因故中斷時，應及早恢復灌漿，中斷時間大于30min，應設法清洗至原孔深后恢復灌漿，此時若灌漿孔仍不吸漿，則應重新就近鉆孔進行補灌漿。

在該部位的回填灌漿結(jié)束后7天～14天后進行固結(jié)灌漿。固結(jié)灌漿孔的鉆孔孔徑不小于38mm，按分序加密的原則劃分灌漿單元，按“環(huán)間分序、環(huán)內(nèi)加密”的原則進行，遇有地質(zhì)條件不良地段，可增為三序，并報經(jīng)監(jiān)理人批準。固結(jié)灌漿壓力為500KPa～800KPa。不論巖石單位吸水率大小，起始水灰比皆采用5∶1，一般情況下由稀到濃，不應越級。當停止吸漿或吸漿保持穩(wěn)定且不超過0.4L/min，繼續(xù)最大壓力灌注30分鐘即可結(jié)束。灌漿質(zhì)量檢查應在灌漿完畢28d后鉆孔作壓水試驗，檢查單位吸水率，要求W<0.05，檢查孔數(shù)不應小于灌漿孔總數(shù)的10%。

回填灌漿質(zhì)量檢查應在該部灌漿結(jié)束7天后進行，檢查孔數(shù)量不少于灌漿孔總量的5%。回填灌漿檢查孔合格標準：在設計規(guī)定的壓力下，在10min時間里，孔內(nèi)注入水灰比2∶1的漿液不超過10L，即認為合格。固結(jié)灌漿質(zhì)量檢查壓水試驗的方法，在設計的壓力下單位吸水量W≤0.01L／min時即為合格；在該部位灌漿結(jié)束3天后進行，檢查孔的數(shù)量不少于灌漿孔總數(shù)的5%，其孔段合格率應在80%以上，不合格孔段的透水值不超過規(guī)定數(shù)值的50%，即認為合格，否則，進行補灌處理。

3.4 施工進度保證措施

李家河引水洞施工難度大、工期緊，要確保施工進度滿足合同規(guī)定的期限，就必須做好圖紙、技術方案、組織管理、計劃調(diào)整、物資材料供應等方面的工作，將本工程整體劃分為多個施工區(qū)，組織多支成建制的作業(yè)隊，由項目經(jīng)理部分派管理人員按工序、分區(qū)域、流水段交叉施工，進行全過程監(jiān)控，確保工期目標實現(xiàn)。有針對性的編制施工技術方案、同土建施工單位接口等做好周全詳細的考慮，在此基礎上運用新技術、新工藝來縮短各個施工工序的施工周期，以科技保障施工進度。配備充分的施工技術管理力量、機械設備力量以保證施工工期。做好冬雨季施工技術措施，制定針對冬雨季施工的針對性施工方案，避免冬雨季施工對工程進度造成的影響。

4 結(jié)語

李家河引水洞工程施工場地狹窄、地質(zhì)復雜、施工難度大、工期短，工程施工組織的過程中，必須合理的劃分好施工區(qū)域及施工流程施工前期由項目經(jīng)理組織施工人員仔細踏勘現(xiàn)場，主要了解施工場地布設位置及尺寸情況、熟悉相鄰標段施工流程，合理安排本標段施工工序和技術措施等，通過優(yōu)化方案，在技術、機械、人力方面給予充分保障，及早確定切合現(xiàn)場實際情況的施工方案，組織施工，以確保工程如期完成。陜西水利