淺析陰坪水電站鋼罩氣墊式調壓室施工技術

蘇 小 明

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

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淺析陰坪水電站鋼罩氣墊式調壓室施工技術

蘇 小 明

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

鋼罩氣墊式調壓室在我國為特色工程技術，工程為地下埋藏式結構，屬于自然綠色環保科技。自平武自一里電站(亞洲第一)開工建設以來，陰坪水電工程為火溪河流域科技創新的第三座創新型水工建筑物，通過一次次的科技創新，該項技術在國內越來越成熟，并在后來的其它項目建設中得到了進一步發展。

機械化；悶罐；雙臺車方案；鋼罩氣墊式調壓室；施工技術

1 工程概述

該工程為試驗應用型科技攻關項目，設計院對該水電站再次進行了創新型設計：將氣墊式調壓室設置在引水隧洞內側(自一里電站設置在外側)；對開挖巖面的結構設計作了進一步調整：在氣室迎水面增加鋼罩保護，然后在氣室縱軸線方向設置鋼筋混凝土現澆拱并進行等分，各拱段預留間隙作為平壓腔，最后在其內設置平壓孔以滿足建筑結構的運行工況要求。

該工程調壓室由氣墊式調壓室交通洞(以下簡稱調交洞)、調交洞上游段壓力管道、引水隧洞(引)8+926～(管)8+994.506段、氣室連接隧洞、氣室及氣室施工支洞組成。

根據該電站樞紐建筑物交通及實施階段種種環境因素綜合考慮，設計了氣墊式調壓室交通洞，兼作壓力管道及引水隧洞(本標段)施工支洞。由于氣室為引水隧洞特大斷面洞室，施工難度可想而知。根據工程樞紐布置特點：調交洞開挖完成后，須開挖調交洞上游段壓力管道及8+994.506～(引)8+926段隧道進入氣室進行工程施工；氣室工程地處引水隧洞頂拱之上(相對于氣室連接隧洞入口頂拱高程)，設計在氣室入口以9%的坡度反臥至其底板設計高程；坡陡、斷面大，加之旁洞氣室與引水軸線呈大角度相交。鑒于以上施工條件，設計為“悶罐”作業成為必然。

根據建筑物布置形式且因該工程為短洞室(氣室連接洞長26.5 m)連接，由于開挖尺寸龐大(長×寬×高為100 m×12 m×17.3 m，未含槽挖工程量)，為滿足工程安全及發電目標要求，其施工方案由三部分合成：(1)工程底部中導洞開挖完成后，作為中下部的出渣通道；(2)在氣室終端上游側上部開設施工支洞，采取機械開挖支護；(3)鋼罩采用雙臺車安裝方案。

2 確立開挖方案

2.1 原施工方案

氣室連接隧洞開挖完成后，以該開挖斷面為中導洞繼續掘進，利用人工自制鋼構件鉆機平臺采用YT-28手風鉆對開挖全斷面造孔，實施全斷面光面爆破。但隨著掘進深度的增加，若要達到終端墻拱頂，其墊渣坡面將呈現出越來越陡的局面。通過一層層壓頂墊渣，翼口開挖終于完成，上部反向擴挖工作面最終形成。

自底板交通槽口開始，隨著槽深的增加，墊渣坡道高差一步步加大，工作面上來來往往的人員須通過爆破后的擴挖工作面、在人工搭設的腳手架上進行安全處理及鉆孔爆破作業。由于其為爆渣通道，且為由下向上實施高空作業，加之施工熱源堆疊(如爆破、施工設備等)，嚴峻的施工安全形勢與日俱增，呈緩慢的狀態維持著掘進速度，施工進展曾一度出現半停工狀態。

2.2 調整方案后繼續施工

鑒于原開挖方案與工程建設構想存在較大差距：工程進展緩慢，大型洞室開挖設備閑置，開挖的大量準備工作無法靠機械輔助完成；施工人員在洞渣坡道上來來往往(且須經由開挖撐子面)搬運施工材料，存在較大的安全威脅，加之開挖空間水霧侵擾，導致施工進展雪上加霜，伴隨著地質構造帶的影響，工程進展一度出現停滯不前的狀態。后經參建方多次現場查驗并在專題會上一致討論通過，對氣室開設施工支洞，發揮項目部兩臂鉆在工程中的鉆爆優勢進行氣室邊頂拱開挖支護及平壓腔造孔作業，至此，舉步維艱的施工態勢徹底得以改變。

根據工程安全、質量、進度、施工通風條件及環境職業健康需要，工程交通條件嚴重不足且開挖程序不符合規范要求，經參建方多次會商確定：增設氣室施工支洞。通過該方案的實施，工程施工各要素(安全、質量、進度、通風及職業健康)得到了全面改善，預計的關鍵工期成為現實生產力；氣室施工支洞的形成，不僅改善了工作面的安全文明施工環境，而且展開了工作場地，創建了氣室邊頂拱開挖支護機械化施工通道，生產效率得到了空前提高，形成了產能最大化的作業平臺。

3 開挖程序

3.1 無支洞組織施工

首先完成氣室中導洞的開挖，然后從頭開始擴挖，擴大開挖區凈空，抬高開挖線路地面高程，滿足其線路終端頂拱翼口開挖的需要，從而形成頂拱反擴工作面。氣室頂拱分兩次爆破完成，首先完成開挖區大面光面爆破，然后對頂拱預留保護層實施光面爆破。下部邊墻保護層按3 m高一層、人工手持YT-28手風鉆造孔，逐層實施光面爆破；最后采取手風鉆對氣室底板進行保護層開挖。整個氣室周邊保護層開挖均堅持淺孔、密孔、小藥量、多循環、弱爆破的施工原則，以確保開挖面的成型質量。

3.2 有支洞組織施工

在艱難的施工進程中完成了過半的頂拱擴挖之后，新開設的施工支洞貫通并進行了施工程序調整：在繼續開挖之前，首先在完成頂拱全面系統支護后恢復了開挖面的掘進工作；改人工開挖為機械化配套作業，改下部開挖通道為上部通道，必須堅持由上而下的開挖順序；連接洞僅為出渣通道。

4 鋼罩施工

設計人員沿氣室洞身方向對邊頂拱巖面(一期錨噴支護之后)采取了鋼筋混凝土襯砌(襯厚0.7 m)，同時在其間加設了平壓腔(設計寬度為1 m，其內平壓孔入巖深度為6 m)，平壓腔間凈距為3.8 m，平壓腔間的拱段為單層鋼筋混凝土結構；鋼襯(在氣室中俗稱“鋼罩”)被火溪河流域梯級電站中第二座氣室所采納，其安裝高程位于底板結構高程以上2 m的邊墻處。待底板混凝土澆筑隨即完成所有鋼罩基礎混凝土施工之后開始鋼罩批量鋼板的安裝，具體安裝程序為：邊墻鋼板-邊墻混凝土澆筑-平壓腔邊墻鋼板-頂拱及平壓腔拱腳連接鋼板安裝-頂拱混凝土澆筑-平壓腔頂拱鋼板安裝。

進行氣室頂拱鋼板安裝前，鋼罩安裝方案討論會會商結果是氣室頂拱鋼筋領先安裝，自卷揚機卸車位(無槽口段底板中心位置)至氣室入口依次進行鋼筋安裝，頂拱鋼板跟進安裝。在鋼筋領先方案實施過程中，由于安裝鋼筋網后的氣室頂拱增加了鋼板安裝難度，況且土建專業高空進行鋼筋安裝存在諸多不便，經參建各方專題會討論通過，需對既定方案進行調整：氣室頂拱鋼板在氣室卸車位完成拼裝后，將其頂拱鋼筋網直接安裝在鋼拱上，實施鋼拱和鋼筋網聯合吊裝方案。相鄰兩鋼拱安裝完成后，必須進行平壓腔拱腳加固鋼板的安裝，以防止混凝土澆筑后發生鋼板錯位變形。此方案實施后，簡化了施工程序，提高了施工進度。方案修改說明：氣室鋼拱上的鋼筋網須在拱腳預留鋼筋網缺口，為金結專業提供鋼拱安裝空間。鋼拱安裝完成后，進行拱腳鋼筋網預留缺口鋼筋網安裝，并嚴格按照規程規范要求完成所有工序的焊接任務。

鋼罩安裝方案專題會決定采用雙臺車方案(工程任務、設備等分工不分家)，以金結專業為主，土建專業為輔，在鋼罩大件安裝過程中輔助金結專業并穿插完成控制性工序，在此期間，以充分發揮龍頭專業的拉動優勢，促使工程任務又好又快向前發展。

5 問題與建議

在類似的工程建設中，除了要對組織施工超前布局，還應加強與參建各方的往來函件及面對面溝通，力爭在工程建設期間占據主動地位。為確保引進項目的工程建造質量，尤其是像氣墊式調壓室這樣的國內外先進科研項目，應從工程管理措施、施工手段出發來確保關鍵項目的運行質量，從而決定其運行工況。

在開挖此類龐大洞室時，對于工程進場交通條件應給予滿足，新增交通洞可兼作通風洞。如此考慮的思路類似于地下廠房開挖方案；對于此類靠引水主洞分支的施工路線宜考慮主洞、施工支洞并重，在偶遇突發地質情況時，應考慮施工支洞掘進優先；鑒于鋼拱側面木模安裝工作量較大，是否可以采取在鋼拱兩側增設其等厚鋼板替代木模板亦是值得繼續探究的問題。

為推動項目施工又好又快向前發展，在立足于自身發展的基礎上，加強與相鄰專業的技術交流與技術合作，做到互相之間同時出拳，同時發力，讓技術交流成果得以推廣應用，真正實現批量產銷，走共嬴共同發展之路。

[1] 康世榮，等.水利水電工程施工組織設計手冊[M].北京：中國水利水電出版社.1996.

[2] 水利水電工程施工組織設計規范，SL303-2004[S].

(責任編輯：李燕輝)

2016-08-15

TV7;TV52;TV554

B

1001-2184(2016)05-0010-02

蘇小明(1969-)，男，四川射洪人，高級工程師，學士，從事水電工程施工技術與項目施工管理工作.