淺談某地下水封石油洞庫工程的施工優(yōu)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(yōu)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(shè)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(jìn)行優(yōu)化以及針對特殊洞段、不良地質(zhì)段處理措施等內(nèi)容的綜合研究，總結(jié)出了地下水封石洞油庫施工管理和技術(shù)經(jīng)驗，對類似工程施工具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：地下；石油洞庫；施工優(yōu)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(tǒng)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(qū)內(nèi)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(yōu)化

2.1建設(shè)單位的管理優(yōu)化

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

(2)群策群力解決地質(zhì)難題。制定了“地質(zhì)會商制度”，監(jiān)理每周組織一次地質(zhì)聯(lián)合巡查，建設(shè)、勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)測單位共同參加，為施工過程中出現(xiàn)的地質(zhì)問題處理提供了快速全面的決策支持。

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

2.2施工單位的管理優(yōu)化

(1)建立并落實責(zé)任制體系。根據(jù)實際情況，成立了三個工點管理小組，其任務(wù)主要是對各作業(yè)隊實行統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、統(tǒng)一組織、統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)作戰(zhàn)，全面完成施工任務(wù)，并按照責(zé)、權(quán)、利對等的原則簽訂責(zé)任狀。

(2)緊盯目標(biāo)，量化管理。①細(xì)化日報，時間及工程量等數(shù)據(jù)精確至每開挖循環(huán)，每日交班會進(jìn)行分析講評。②加強考核，由節(jié)點考核改為每周量化考核，周量化指標(biāo)為剩余量與剩余時間之比，并且每周根據(jù)完成情況進(jìn)行修正。③強化溝通，項目部生產(chǎn)部室與監(jiān)理、設(shè)計、業(yè)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(xiàn)現(xiàn)場施工“時間上連續(xù)、空間上占滿”的目標(biāo)。

(3)質(zhì)量安全管理突出“抓關(guān)鍵”和“勤檢查”?！白リP(guān)鍵”：火工品管理、爆破警戒、爆后檢查等是安全控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過全程監(jiān)控、爆前領(lǐng)起爆器、利用監(jiān)控系統(tǒng)喇叭通知臨近部位等措施，確保了關(guān)鍵環(huán)節(jié)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(zhì)量控制的關(guān)鍵項目，通過培訓(xùn)、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?！扒跈z查”：風(fēng)水電設(shè)施、不穩(wěn)定巖體及車速車況等必須通過經(jīng)常性的日常檢查整改，方可維持安全運行狀態(tài)。質(zhì)量優(yōu)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(yōu)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(rèn)真落實“三檢“制，勤檢查、保合格。

3技術(shù)優(yōu)化

3.1施工方案優(yōu)化

(1)開挖順序優(yōu)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(yù)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(tài)。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(jìn)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(yù)裂開挖方法,而其余六條主洞均采用手風(fēng)鉆水平光爆施工。

由于受結(jié)構(gòu)布置限制，主洞④、⑤、⑥、⑦進(jìn)洞時間相對較晚且裂隙發(fā)育，致使上層堵水注漿工作量大，上層注漿、支護(hù)、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(jīng)研究決定中下層開挖采用手風(fēng)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(xiàn)上層、中下層同時作業(yè)的立體施工狀態(tài)，從而達(dá)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(fēng)鉆水平光爆開挖法。

圖1　正常施工順序圖

圖2　優(yōu)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(jù)設(shè)計圖紙，主洞①、④、⑦不直接與施工巷道相連，需分別經(jīng)過主洞 ②、⑤、⑧方可形成出渣通道，從而導(dǎo)致其施工時間受到較大限制。為減少干擾，增加作業(yè)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(zhì)段，施工進(jìn)度較慢，不具備在主洞④、⑤間增設(shè)連接巷道的條件，但主洞⑤進(jìn)度慢反過來也延長了主洞④正常作業(yè)的時間。

(3)資源配置優(yōu)化。

上層施工支護(hù)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(hù)施工的主要力量，同時配置了部分手風(fēng)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(shè)備和大型運輸自卸車以縮短出渣時間。

3.2支護(hù)參數(shù)的優(yōu)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(hù)質(zhì)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(jìn)度，主要采用高性能鋼纖維噴射混凝土代替鋼筋掛網(wǎng)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(jīng)取得湖北省專利。

(2)預(yù)注漿與后注漿。設(shè)計要求滲漏標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)，因此，實現(xiàn)該目標(biāo)難度極大。施工中大的裂隙帶和涌水嚴(yán)重部位采用中高壓預(yù)注漿堵水，一般滲水部位采用中低壓后注漿和固結(jié)灌漿堵水，這樣實施既保證了能夠達(dá)到滲水標(biāo)準(zhǔn)，又加快了施工進(jìn)度。

3.3特殊洞段和不良地質(zhì)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(fù)雜。施工前做好鎖口支護(hù)和超前支護(hù)，施工時嚴(yán)格按照“短進(jìn)尺、弱爆破、強支護(hù)、勤觀測”的原則進(jìn)行作業(yè)，一般采用小導(dǎo)洞先行，分部擴挖成型的施工方法。同時，設(shè)計單位也及時增設(shè)了9 m長的加強錨桿和鋼纖維混凝土等支護(hù)參數(shù)，還加密了監(jiān)測儀器的設(shè)置，確保了施工安全的可靠性。

圖4　不良地質(zhì)段處理示意圖

(2)不良地質(zhì)段的處理。主洞③、⑤分別遇到了50 m長的不良地質(zhì)段，其破碎帶、節(jié)理裂隙發(fā)育，多有高嶺土充填、巖土破碎，呈碎裂狀和散體狀，穩(wěn)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(jīng)工程建設(shè)六方現(xiàn)場勘查，果斷采取了開挖斷面由20 m寬縮小為12 m，同時預(yù)噴厚10 cm CF25混凝土，內(nèi)置22b@60 cm工字鋼，復(fù)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(fēng)險，保證了施工安全順利進(jìn)行。

3.4通風(fēng)方案的優(yōu)化

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

圖5　洞室群通風(fēng)系統(tǒng)布置圖

圖6　通風(fēng)機布置圖

圖7　通風(fēng)機布置圖

(2)通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化。選定通風(fēng)方案后，為 改善通風(fēng)效果，首先，采取了加大通風(fēng)豎井直徑(由5 m調(diào)整為6 m)、對通風(fēng)死角增設(shè)通風(fēng)聯(lián)系洞、通風(fēng)氣流串通區(qū)封堵不必要的聯(lián)系洞、及時延伸風(fēng)筒布等細(xì)節(jié)優(yōu)化；其次，采取了灑水車定期灑水降塵、作業(yè)面設(shè)置水袋進(jìn)行爆破降塵、全部采用水鉆和濕噴技術(shù)，杜絕干鉆和干噴作業(yè)，有效降低了粉塵的產(chǎn)生；最后，對多臺通風(fēng)機聯(lián)合運行進(jìn)行了試驗，總結(jié)出多臺風(fēng)機聯(lián)動運行的最優(yōu)參數(shù)，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(nèi)竄動滯流的時間。經(jīng)過數(shù)值模擬和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)驗證，通風(fēng)30 min后各掌子面有害氣體濃度均達(dá)到規(guī)范要求(圖8)。

圖8　通風(fēng)30 min后全局CO濃度分布示意圖

4結(jié)語

從國內(nèi)外的地下水封儲油巖洞相關(guān)研究文獻(xiàn)看，對儲洞選址、設(shè)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(shù)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(chuàng)造了月洞挖32萬m3的高峰強度，實現(xiàn)了質(zhì)量安全零事故的目標(biāo)。筆者總結(jié)了水封石油洞庫施工過程中取得的一些經(jīng)驗和做法，對類似的工程具有參考價值。

參考文獻(xiàn):

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

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

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

(責(zé)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(xiàn)標(biāo)識碼:B

中圖分類號:TV554;TV51;TV52

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