緩傾角長斜井泄洪洞龍落尾開挖施工

黨鵬亮 邱仲成

（中國水利水電第十四工程局有限公司 云南昆明 650041）

緩傾角長斜井泄洪洞龍落尾開挖施工

黨鵬亮 邱仲成

（中國水利水電第十四工程局有限公司 云南昆明 650041）

緩傾角長斜井開挖一直是大型地下洞室開挖的難點。錦屏一級水電站泄洪洞龍落尾在開挖施工過程中，采用了“變洞挖為明挖”等巧妙靈活的開挖方式，取得了良好的預期效果，其經驗可為今后類似工程施工提供參考。

錦屏一級水電站；泄洪洞；龍落尾；開挖

1 工程概況

錦屏一級水電站總裝機為3600MW，右岸泄洪洞是錦屏一級水電站的主要泄洪設施，泄洪水頭、泄洪量、泄洪功率及流速均為國內最高水平。泄洪洞由進水閘、有壓洞段、地下工作閘門室、無壓洞段、龍落尾段和出口挑坎組成，龍落尾段斷面形式為圓拱直墻型，開挖斷面尺寸為16m× 19.9m～16m×21.4m（寬×高），由上奧奇曲線段、斜坡連接段、反弧曲線段以及下直坡段等組成。其中：奧奇曲線段曲線方程式為Z=（X2/400）+0.023X的拋物線；斜坡與水平夾角為24.36°；反弧段反弧半徑R=300m；下直坡段以8%坡度與出口明渠相接。為滿足泄水安全要求，結構上還另設計有4道摻氣坎和3個補氣洞。

2 施工重難點

（1）龍落尾為大斷面、緩傾角、長斜井，由上奧奇曲線段、斜坡連接段、反弧曲線段以及下直坡段等組成，開挖體型復雜，成型要求高；

（2）泄洪洞龍落尾段上層開挖時，由于通風循環通道未形成，通風散煙難度較大；

（3）龍落尾體型組成復雜，大型施工機械無法正常通行，施工難度較大；

（4）龍落尾平均坡度為24.36°，考慮到工期和設備條件限制，有軌運輸和無軌運輸都將無法實現，渣料運輸非常困難。

3 開挖施工技術

3.1 施工程序

根據龍落尾體型特點及現場邊界條件巧妙地在龍落尾上、下部各增設了一條施工支洞，施工支洞采取分岔后形成龍落尾開挖的上、下兩層施工通道（圖1）。

圖1 泄洪洞龍落尾開挖分區圖

由于泄洪洞龍落尾段系統支護錨桿為6m和9m，為滿足開挖支護同步進行，泄洪洞龍落尾段分為上下兩層施工，上層開挖高度為9m，下層開挖為10.9～12.4m。上層分為左、右兩邊半幅開挖。從泄洪洞泄1+ 274.948開始向龍落尾上部進行上層左半幅施工，待左半幅開挖完成后，進行上層右半幅施工，然后進行下層施工。

3.2 主要開挖方法

（1）上奧奇曲線段，由上游向下游方向按15%坡度推進，中導洞先行、兩側跟進，第一層高度為9m，采用自制臺車掘進直至無法前進為止。后續分層高度為2～3m，自上而下逐層開挖，挖至設計結構面及奧奇曲線段終點。

（2）龍落尾下部支洞、反弧曲線段導洞開挖施工與下直坡段開挖同時進行。龍落尾支洞開挖斷面為7m×8m（高×寬），采用手風鉆造孔，先進行楔形掏槽爆破后再進行全斷面造孔爆破，開挖后及時進行支護。龍落尾支洞推進至泄洪洞龍落尾部位時，向上游轉彎進入反弧曲線段導洞按15%坡度進行上層開挖施工，開挖方式類同施工支洞。

（3）在上奧奇曲線段和反弧曲線段上層開挖完畢，即可進行斜坡連接段上層的開挖。上層分為左右半幅施工，左、右半幅開挖斷面均為8m× 9m（寬×高）。上層開挖采用YT28手風鉆鉆爆施工光面爆破，出渣利用TSY220（D85P）推土機和1.5m2挖機配合推渣至泄洪洞下部洞段施工通道附近，再利用3.4m3裝載機（或1.5m2）挖機配合20t自卸車出渣。

（4）斜坡連接段上層開挖形成后，即可利用下部的通道進行反弧曲線段的下層開挖支護施工。在反弧曲線段開挖支護完成后，形成一個斜坡連接段下層開挖的集渣場地，為斜坡段的出渣提前準備。

（5）反弧曲線段的下層開挖完成后，為實現斜坡連接段下層快速化施工，依托上奧奇曲線段通道及斜坡連接段上層提供的爆破斜臨空面，變洞挖為明挖，采用100B潛孔鉆沿洞軸線造孔。根據泄洪洞斷面多變的特點，施工分為Ⅱ、Ⅲ兩層順序施工（Ⅲ層為保護層），均采用自上而下的開挖方法，掌子面為水平面。Ⅱ層開挖采用100B潛孔鉆打滿足推土機和挖機爬升要求的斜孔（為后續開挖推渣形成通道）孔深10m，進尺豎直厚度為4m，邊墻采用光面爆破。Ⅲ層開挖采用手風鉆打平行于設計底板線的斜孔，底板和邊墻根據不同部位沿設計邊線打光爆孔，孔深4.8m，進尺水平厚2m，以控制底板超欠挖并獲得良好的成型效果。每層開挖均采用推土機將石渣推至泄洪洞下部洞段施工通道出渣，系統統支護滯后開挖面6～12m同步進行。

（6）下直坡段的開挖須待泄洪洞出口邊坡開挖完成后再進行出洞口的開挖支護。上層利用龍落尾上層支洞向下游方向按15%坡度推進，采取先中導洞，后左右半幅推進的方式；下層利用龍落尾下層支洞向下游方向按8%坡度全斷面推進，并預留2m底板保護層最后進行水平光爆。

4 幾點體會

（1）經過分析論證后，對原方案進行對比優化增設下部施工支洞，并結合上部施工支洞盡快將上層開挖完成，形成下層開挖時的溜渣井，可大大縮短開挖施工工期；下部施工支洞后期還可作為龍落尾襯砌及泄洪洞出口挑坎混凝土施工運料通道。

（2）上層的快速完成為大面爆破提供了臨空面，并進一步對下層開挖方案進行優化“變洞挖為明挖”，可實現大孔徑造孔爆破，加快開挖速度。

（3）科學的開挖程序及施工方法，更有利于保證洞室穩定和成型，同時減小了施工難度，保證了施工質量，達到了預期效果。

（4）配備合理的工裝設備，制定優良的通風方案等均關系到工程施工的安全、質量及進度，為此，要求現場配套的施工組織管理水平一定要高。

5 結語

緩傾角長斜井開挖一直是大斷面隧道施工的重點和難點。我們通過充分的對比論證分析，合理優化開挖及通風方案，科學配置工裝設備，使錦屏一級水電站泄洪洞龍落尾開挖施工達到了預期效果，平均超挖14.3cm，控制在施工規范內，過程中未出現質量、安全事故。聲波監測表明松動深度只的0.6～1.5m。實際開挖工期為11個月，比計劃的14個月提前3個月。對今后類似工程施工有較大的參考價值。

圖2 開挖成型后的泄洪洞龍落尾

TV51

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1004-7344（2016）03-0093-01

2016-1-10

黨鵬亮（1982-），男，工程師，本科，主要從事水利水電工程施工技術及管理工作。