蘇 小 明

(中國(guó)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(diào)壓室施工技術(shù)

蘇 小 明

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

鋼罩氣墊式調(diào)壓室在我國(guó)為特色工程技術(shù)，工程為地下埋藏式結(jié)構(gòu)，屬于自然綠色環(huán)保科技。自平武自一里電站(亞洲第一)開(kāi)工建設(shè)以來(lái)，陰坪水電工程為火溪河流域科技創(chuàng)新的第三座創(chuàng)新型水工建筑物，通過(guò)一次次的科技創(chuàng)新，該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)越來(lái)越成熟，并在后來(lái)的其它項(xiàng)目建設(shè)中得到了進(jìn)一步發(fā)展。

機(jī)械化；悶罐；雙臺(tái)車(chē)方案；鋼罩氣墊式調(diào)壓室；施工技術(shù)

1 工程概述

該工程為試驗(yàn)應(yīng)用型科技攻關(guān)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)院對(duì)該水電站再次進(jìn)行了創(chuàng)新型設(shè)計(jì)：將氣墊式調(diào)壓室設(shè)置在引水隧洞內(nèi)側(cè)(自一里電站設(shè)置在外側(cè))；對(duì)開(kāi)挖巖面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了進(jìn)一步調(diào)整：在氣室迎水面增加鋼罩保護(hù)，然后在氣室縱軸線方向設(shè)置鋼筋混凝土現(xiàn)澆拱并進(jìn)行等分，各拱段預(yù)留間隙作為平壓腔，最后在其內(nèi)設(shè)置平壓孔以滿足建筑結(jié)構(gòu)的運(yùn)行工況要求。

該工程調(diào)壓室由氣墊式調(diào)壓室交通洞(以下簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)交洞)、調(diào)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(jù)該電站樞紐建筑物交通及實(shí)施階段種種環(huán)境因素綜合考慮，設(shè)計(jì)了氣墊式調(diào)壓室交通洞，兼作壓力管道及引水隧洞(本標(biāo)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(jù)工程樞紐布置特點(diǎn)：調(diào)交洞開(kāi)挖完成后，須開(kāi)挖調(diào)交洞上游段壓力管道及8+994.506～(引)8+926段隧道進(jìn)入氣室進(jìn)行工程施工；氣室工程地處引水隧洞頂拱之上(相對(duì)于氣室連接隧洞入口頂拱高程)，設(shè)計(jì)在氣室入口以9%的坡度反臥至其底板設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)為“悶罐”作業(yè)成為必然。

根據(jù)建筑物布置形式且因該工程為短洞室(氣室連接洞長(zhǎng)26.5 m)連接，由于開(kāi)挖尺寸龐大(長(zhǎng)×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(fā)電目標(biāo)要求，其施工方案由三部分合成：(1)工程底部中導(dǎo)洞開(kāi)挖完成后，作為中下部的出渣通道；(2)在氣室終端上游側(cè)上部開(kāi)設(shè)施工支洞，采取機(jī)械開(kāi)挖支護(hù)；(3)鋼罩采用雙臺(tái)車(chē)安裝方案。

2 確立開(kāi)挖方案

2.1 原施工方案

氣室連接隧洞開(kāi)挖完成后，以該開(kāi)挖斷面為中導(dǎo)洞繼續(xù)掘進(jìn)，利用人工自制鋼構(gòu)件鉆機(jī)平臺(tái)采用YT-28手風(fēng)鉆對(duì)開(kāi)挖全斷面造孔，實(shí)施全斷面光面爆破。但隨著掘進(jìn)深度的增加，若要達(dá)到終端墻拱頂，其墊渣坡面將呈現(xiàn)出越來(lái)越陡的局面。通過(guò)一層層壓頂墊渣，翼口開(kāi)挖終于完成，上部反向擴(kuò)挖工作面最終形成。

自底板交通槽口開(kāi)始，隨著槽深的增加，墊渣坡道高差一步步加大，工作面上來(lái)來(lái)往往的人員須通過(guò)爆破后的擴(kuò)挖工作面、在人工搭設(shè)的腳手架上進(jìn)行安全處理及鉆孔爆破作業(yè)。由于其為爆渣通道，且為由下向上實(shí)施高空作業(yè)，加之施工熱源堆疊(如爆破、施工設(shè)備等)，嚴(yán)峻的施工安全形勢(shì)與日俱增，呈緩慢的狀態(tài)維持著掘進(jìn)速度，施工進(jìn)展曾一度出現(xiàn)半停工狀態(tài)。

2.2 調(diào)整方案后繼續(xù)施工

鑒于原開(kāi)挖方案與工程建設(shè)構(gòu)想存在較大差距：工程進(jìn)展緩慢，大型洞室開(kāi)挖設(shè)備閑置，開(kāi)挖的大量準(zhǔn)備工作無(wú)法靠機(jī)械輔助完成；施工人員在洞渣坡道上來(lái)來(lái)往往(且須經(jīng)由開(kāi)挖撐子面)搬運(yùn)施工材料，存在較大的安全威脅，加之開(kāi)挖空間水霧侵?jǐn)_，導(dǎo)致施工進(jìn)展雪上加霜，伴隨著地質(zhì)構(gòu)造帶的影響，工程進(jìn)展一度出現(xiàn)停滯不前的狀態(tài)。后經(jīng)參建方多次現(xiàn)場(chǎng)查驗(yàn)并在專(zhuān)題會(huì)上一致討論通過(guò)，對(duì)氣室開(kāi)設(shè)施工支洞，發(fā)揮項(xiàng)目部?jī)杀坫@在工程中的鉆爆優(yōu)勢(shì)進(jìn)行氣室邊頂拱開(kāi)挖支護(hù)及平壓腔造孔作業(yè)，至此，舉步維艱的施工態(tài)勢(shì)徹底得以改變。

根據(jù)工程安全、質(zhì)量、進(jìn)度、施工通風(fēng)條件及環(huán)境職業(yè)健康需要，工程交通條件嚴(yán)重不足且開(kāi)挖程序不符合規(guī)范要求，經(jīng)參建方多次會(huì)商確定：增設(shè)氣室施工支洞。通過(guò)該方案的實(shí)施，工程施工各要素(安全、質(zhì)量、進(jìn)度、通風(fēng)及職業(yè)健康)得到了全面改善，預(yù)計(jì)的關(guān)鍵工期成為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)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(huán)境，而且展開(kāi)了工作場(chǎng)地，創(chuàng)建了氣室邊頂拱開(kāi)挖支護(hù)機(jī)械化施工通道，生產(chǎn)效率得到了空前提高，形成了產(chǎn)能最大化的作業(yè)平臺(tái)。

3 開(kāi)挖程序

3.1 無(wú)支洞組織施工

首先完成氣室中導(dǎo)洞的開(kāi)挖，然后從頭開(kāi)始擴(kuò)挖，擴(kuò)大開(kāi)挖區(qū)凈空，抬高開(kāi)挖線路地面高程，滿足其線路終端頂拱翼口開(kāi)挖的需要，從而形成頂拱反擴(kuò)工作面。氣室頂拱分兩次爆破完成，首先完成開(kāi)挖區(qū)大面光面爆破，然后對(duì)頂拱預(yù)留保護(hù)層實(shí)施光面爆破。下部邊墻保護(hù)層按3 m高一層、人工手持YT-28手風(fēng)鉆造孔，逐層實(shí)施光面爆破；最后采取手風(fēng)鉆對(duì)氣室底板進(jìn)行保護(hù)層開(kāi)挖。整個(gè)氣室周邊保護(hù)層開(kāi)挖均堅(jiān)持淺孔、密孔、小藥量、多循環(huán)、弱爆破的施工原則，以確保開(kāi)挖面的成型質(zhì)量。

3.2 有支洞組織施工

在艱難的施工進(jìn)程中完成了過(guò)半的頂拱擴(kuò)挖之后，新開(kāi)設(shè)的施工支洞貫通并進(jìn)行了施工程序調(diào)整：在繼續(xù)開(kāi)挖之前，首先在完成頂拱全面系統(tǒng)支護(hù)后恢復(fù)了開(kāi)挖面的掘進(jìn)工作；改人工開(kāi)挖為機(jī)械化配套作業(yè)，改下部開(kāi)挖通道為上部通道，必須堅(jiān)持由上而下的開(kāi)挖順序；連接洞僅為出渣通道。

4 鋼罩施工

設(shè)計(jì)人員沿氣室洞身方向?qū)呿敼皫r面(一期錨噴支護(hù)之后)采取了鋼筋混凝土襯砌(襯厚0.7 m)，同時(shí)在其間加設(shè)了平壓腔(設(shè)計(jì)寬度為1 m，其內(nèi)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(jié)構(gòu)；鋼襯(在氣室中俗稱(chēng)“鋼罩”)被火溪河流域梯級(jí)電站中第二座氣室所采納，其安裝高程位于底板結(jié)構(gòu)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(chǔ)混凝土施工之后開(kāi)始鋼罩批量鋼板的安裝，具體安裝程序?yàn)椋哼厜︿摪?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(jìn)行氣室頂拱鋼板安裝前，鋼罩安裝方案討論會(huì)會(huì)商結(jié)果是氣室頂拱鋼筋領(lǐng)先安裝，自卷?yè)P(yáng)機(jī)卸車(chē)位(無(wú)槽口段底板中心位置)至氣室入口依次進(jìn)行鋼筋安裝，頂拱鋼板跟進(jìn)安裝。在鋼筋領(lǐng)先方案實(shí)施過(guò)程中，由于安裝鋼筋網(wǎng)后的氣室頂拱增加了鋼板安裝難度，況且土建專(zhuān)業(yè)高空進(jìn)行鋼筋安裝存在諸多不便，經(jīng)參建各方專(zhuān)題會(huì)討論通過(guò)，需對(duì)既定方案進(jìn)行調(diào)整：氣室頂拱鋼板在氣室卸車(chē)位完成拼裝后，將其頂拱鋼筋網(wǎng)直接安裝在鋼拱上，實(shí)施鋼拱和鋼筋網(wǎng)聯(lián)合吊裝方案。相鄰兩鋼拱安裝完成后，必須進(jìn)行平壓腔拱腳加固鋼板的安裝，以防止混凝土澆筑后發(fā)生鋼板錯(cuò)位變形。此方案實(shí)施后，簡(jiǎn)化了施工程序，提高了施工進(jìn)度。方案修改說(shuō)明：氣室鋼拱上的鋼筋網(wǎng)須在拱腳預(yù)留鋼筋網(wǎng)缺口，為金結(jié)專(zhuān)業(yè)提供鋼拱安裝空間。鋼拱安裝完成后，進(jìn)行拱腳鋼筋網(wǎng)預(yù)留缺口鋼筋網(wǎng)安裝，并嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)范要求完成所有工序的焊接任務(wù)。

鋼罩安裝方案專(zhuān)題會(huì)決定采用雙臺(tái)車(chē)方案(工程任務(wù)、設(shè)備等分工不分家)，以金結(jié)專(zhuān)業(yè)為主，土建專(zhuān)業(yè)為輔，在鋼罩大件安裝過(guò)程中輔助金結(jié)專(zhuān)業(yè)并穿插完成控制性工序，在此期間，以充分發(fā)揮龍頭專(zhuān)業(yè)的拉動(dòng)優(yōu)勢(shì)，促使工程任務(wù)又好又快向前發(fā)展。

5 問(wèn)題與建議

在類(lèi)似的工程建設(shè)中，除了要對(duì)組織施工超前布局，還應(yīng)加強(qiáng)與參建各方的往來(lái)函件及面對(duì)面溝通，力爭(zhēng)在工程建設(shè)期間占據(jù)主動(dòng)地位。為確保引進(jìn)項(xiàng)目的工程建造質(zhì)量，尤其是像氣墊式調(diào)壓室這樣的國(guó)內(nèi)外先進(jìn)科研項(xiàng)目，應(yīng)從工程管理措施、施工手段出發(fā)來(lái)確保關(guān)鍵項(xiàng)目的運(yùn)行質(zhì)量，從而決定其運(yùn)行工況。

在開(kāi)挖此類(lèi)龐大洞室時(shí)，對(duì)于工程進(jìn)場(chǎng)交通條件應(yīng)給予滿足，新增交通洞可兼作通風(fēng)洞。如此考慮的思路類(lèi)似于地下廠房開(kāi)挖方案；對(duì)于此類(lèi)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(fā)地質(zhì)情況時(shí)，應(yīng)考慮施工支洞掘進(jìn)優(yōu)先；鑒于鋼拱側(cè)面木模安裝工作量較大，是否可以采取在鋼拱兩側(cè)增設(shè)其等厚鋼板替代木模板亦是值得繼續(xù)探究的問(wèn)題。

為推動(dòng)項(xiàng)目施工又好又快向前發(fā)展，在立足于自身發(fā)展的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)與相鄰專(zhuān)業(yè)的技術(shù)交流與技術(shù)合作，做到互相之間同時(shí)出拳，同時(shí)發(fā)力，讓技術(shù)交流成果得以推廣應(yīng)用，真正實(shí)現(xiàn)批量產(chǎn)銷(xiāo)，走共嬴共同發(fā)展之路。

[1] 康世榮，等.水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社.1996.

[2] 水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范，SL303-2004[S].

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-08-15

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1001-2184(2016)05-0010-02

蘇小明(1969-)，男，四川射洪人，高級(jí)工程師，學(xué)士，從事水電工程施工技術(shù)與項(xiàng)目施工管理工作.