浅谈波波娜水电站引水隧洞快速掘进施工管理

浅谈波波娜水电站引水隧洞快速掘进施工管理

杨彬刘彦鹏

杨彬刘彦鹏中国水利水电第五工程局有限公司四川成都610066

摘要：波波娜水电站引水隧洞工程处于工程建设的关键线路上，为中小型圆形断面，有3个工作面洞挖长度超过2km，通过参建各方“四位一体”，各尽其责又通力合作，技术难题群策群力，现场问题“不过夜”，24小时服务于前方施工生产的管理模式，是隧洞快速掘进的关键，预期目标才得以实现。

关键词：浅淡；引水隧洞；快速；掘进；施工管理

1、工程概况波波娜水电站为引水式电站工程，引水隧洞布置在河道右岸，进口底板高程为1841.00m，长11.629km，纵坡为1/400，圆形断面，洞径5.4m，钢筋混凝土衬砌，厚0.4m、0.6m。

引水隧洞无大规模断层通过，岩性为云母石英片岩、绿泥石片岩、钙质片岩互层，裂隙较发育。隧洞最大埋深495m，局部围岩可能有渗水或滴水现象。隧洞Ⅲ类围岩洞长10324m，Ⅱ类洞长795m，ⅣⅤ类洞长510m，分别占总长的88.8%、6.8%、4.4%。

引水隧洞工程划分为四个标段，分别由不同的四家单位施工，Ⅰ标桩号范围为0+000～3+000、Ⅱ标桩号范围为3+000～6+900、Ⅲ标桩号范围为6+900～10+000、Ⅳ标桩号范围为10+000～11+629，依次布设1#、2#、3#、4#（含4-1#）支洞。为实现整个工程提前发电，施工期增设了1-1#支洞，1#支洞下游面增加了568m洞挖工作，支洞布置特性见下表。

支洞布置特性表

2、引水隧洞开挖与支护方法引水隧洞开挖与支护利用“新奥法”的思想，采用“预加固、短进尺、弱爆破、多循环、强支护、勤观测”的方法施工。隧洞开挖采用人工手风钻凿孔，光面控制爆破；侧翻装载机装碴，自卸汽车运输，反铲排险及清理掌子面；支护以“喷锚网”为主，ⅣⅤ类围岩增加格栅拱架加强支撑。

洞挖强度按Ⅴ类45m/月，Ⅳ类80m/月，Ⅲ类130m/月，Ⅱ类150m/月计划。其中Ⅲ类围岩循环进尺按2.2m设计，循环时间为7～10h，占直线时间的工序设计为：施工准备及测量放样（0.5h）→钻孔、装药、联网、爆破（3.5h）→通风排烟（0.5h）→出渣（3.0h）→支护（2.5h）→转入下循环。

3、隧洞快速掘进管理措施3.1、总体管理思路在一开始，就确立了“四位一体”的管理思路，参建单位各尽其责，通力合作，技术难题群策群力，经验相互借鉴，现场问题“不过夜”，24小时服务于前方施工生产的管理模式。

3.2、临时设施布置与管理施工供电采用变压器进洞、高压电缆和低压电缆两端配电；动力供风、通风机均随变压器进洞；洞内渗水段用砂卵石换填硬化，每隔100～120m在洞内围岩较好洞段扩挖形成避车洞，长×宽×高=12×3×4m。

3.3、技术管理对于中小型引水隧洞超长距离开挖，岩石的可爆性、围岩的稳定性、排烟除尘和出渣运输等是制约隧洞开挖的技术难题。技术管理是一个动态管理过程，要具有前瞻性，更重要的是全方位地服务于现场生产。

3.3.1图纸会审及技术交底图纸会审是让各方充分了解设计意图，解答蓝图中疑问，完善设计；分三级进行技术交底；对不同时期出现的技术问题进行会诊、群策群力，经试验后进行总结，特别是爆破循环进尺不理想、塌方掉块控制和处理方案、变压器进洞、通风排烟除尘、洞内排水等难题。

3.3.2、地质预报管理应用实测剖面法，查明隧洞有无大的断层破碎带、突泥、突水等大的地质灾害，依据掌子面及其附近隧洞所揭露地质情况，结合钻孔探测法和预测法，推断前方5～20m的围岩情况，预报精度达到了96%，用于指导后续洞挖和支护。

3.3.3、隧洞结构优化设计隧洞开挖全断面开挖，底部预留1m厚石渣作通道，但增加了后续清渣量和清查难度，成为制约进度的关键工作。为此，将处于关键线路的1+558～5+986段开挖断面由圆形优化为马蹄形，衬砌后结构不变，减少了底板清渣量，且可与衬砌平行作业，不占直线时间。

3.3.4、钻爆进尺管理钻孔和装药要占用循环时间的40%～50%，岩石可爆性是决定循环尺寸的关键。循环进尺按Ⅱ类围岩2.5m、Ⅲ类围岩2.2m、Ⅳ类围岩1.5m、Ⅴ类围岩0.6m进行设计。

组织钻爆工进行技能培训，选用合理的掏槽方式，设计合理的炮孔布置、装药结构和正确的起爆顺序，有效降低了对围岩的破坏，更好地保护了围岩。将水平楔形捣槽改为上下楔形捣槽解决了进尺仅30cm的问题，主要原因为洞轴线与岩层走向平行或小角度相交；调整炮孔布置和装药量解决补炮问题，主要原因为同断面不同岩性互层。

3.3.5、临时支护优化设计支护形式为锚杆、挂网喷护、格栅钢架或型钢拱架的联合支撑结构。支护跟随开挖进行，视围岩稳定情况，每1～3个循环或更长距离集中支护一次，仅混凝土喷护占直线时间。

3.3.6、特殊、不良地质段的预防和处理措施对特殊、不良地质段防止塌方主要采用预防为主，稳扎稳打有序推进，是遭遇该类围岩掘进进度的最好保障。一旦遭遇塌方，及时通知各方到场商量对策，此类问题不过夜，处理原则是先加固变形体、分步处理塌方体。

3.3.7、围岩监控量测管理量测是对围岩动态监控的重要手段，是“新奥法”施工的重要组成部分。主要进行了地质和支护状况的观察；周边位移收敛量测；拱顶下沉量测；锚杆轴力量测；钢架内力及所承受的荷载量测等项目。

观测后作好记录，并整理保存。

3.3.8、技术日常管理实行技术人员跟班作业，直接服务于现场和进行质量控制，对日进尺进行统计分析，可以更加快捷、有效、科学的作出判断与指导，实现了施工中得动态管理。

3.4、质量、安全管理用质量、安全管理来促进进度，是辩证统一的，就是要对每道工序、“人、材、机、物、法、环”各个环节进行跟踪把关。

3.5、设备配置及物资供应加强施工机械设备、物资、材料的管理，制定严格的供应计划。

施工机械做到统筹安排、统一调配、合理使用；做好施工机械的维修、保养工作，施工现场设置修理场，保证施工机械的正常运转；对影响洞内施工的装载机、自卸汽车、空压机等要有富余备用，对易损零件要有储备；提高施工机械设备的保障率、出勤率、利用率；物资、材料需考虑气候和市场的影响，应提前储备；同时施工单位间实现资源共享。

3.6、现场组织管理建立责任制，实行协调例会制度，每条支洞配置两名经验丰富的现场管理人员轮班组织，，所有工作提前0.5小时完成准备工作，达到工序合理、工序间无缝衔接。

3.7、合同管理及经济激励措施逐周、逐月检查进度落实情况，严格按照合同要求进行奖惩；及时结算工程进度款，保证资金的正常运转。设置节点奖励等经济措施，充分调动作业一线人员的积极性。

3.8、信息管理建立信息管理制度，严格《工程施工日志》制度，实行日报制度，加强施工数据统计、分析、管理工作，及时反馈。

3.9、对外沟通与协调管理对外沟通和协调工作将为施工创造一个良好的环境，对进度有促进作用。能及时传达相关信息，化解矛盾，互通有无，解决影响进度问题。

4、几点思考⑴、从管理要进度，就是不断弥补“木桶理论”中缺陷的过程。

施工的每个环节，那怕是一个技术问题、或者是一个配件，都可能带来工程停工。

⑵、洞线布置与隧洞埋深，围岩结构、岩性有关，应与岩层走向尽量大角度相交。

⑶、对超长隧洞的施工，受地形和地质条件影响，工作面的分配尽量均匀。从整体工期考虑，Ⅰ标仅需1-1#支洞即可；对2#支洞上游面地下水丰富，围岩稳定性差，导致该工作面成为制约整个工程关键工作。

⑷、对超长距离的通风排烟除尘，应从源头减少排放，如装渣和出渣设备可选用电动扒渣机和电动有轨运输，有害气体和烟尘可降低60%～70%，可降低成本和减少工序时间。

⑸、超前地质预报在隧洞开挖中的作用是至关重要的，对及时调整钻爆和支护参数有指导意义。

⑹、“快速”是相对的，工序正常推进、工序间无缝对接，不停工、不返工就能达到快速的目的，但往往是做不到的。

⑺、要达到快速施工的目的，人是至关重要的，首先是对人的保护问题，其次是人的技能水平问题，通过培训提高技能、增强意识，不合格者坚决替换。

⑻、当然，工程进入到关键时期，为加快施工进度，增加一些措施和投入，不能光考虑投资，应综合考虑经济效益和社会效益。

5、快速掘进成果统计处于关键线路的1#支洞下游面主洞单头掘进3437m（以Ⅲ类围岩为主，其中过1#大冲沟50m段为Ⅴ类围岩），2007年7月28日开始主洞开挖，2009年11月27日贯通，贯通桩号为3+568，标志着引水隧洞全线贯通，总历时854天（其中1-1#支洞于2009年4月28日贯通，此时1#支洞下游面掘进至桩号引2+845），扣除炸药管制停用等外界因素耽误121天，有效工期仅733天，最高月进尺203m，平均月进尺达141m。4#支洞上游面在掘进超过1000m后，连续三个月达到240m。3#支洞下游面在掘进超过1500m后，月进尺保持在160m以上。

就连2#支洞上游面穿过2#冲沟段（Ⅴ类围岩），月进尺也达到了45m。

6、结语波波娜水电站从2006年6月开始筹备，12月28日正式动工，到2010年底具备发电条件，建设期仅4.5年，以如此速度建设完成投产，处于关键项目的引水隧洞开挖成为工程建设的亮点。中小型隧洞超长掘进，通过管理来加快推进施工进度，为类似工程建设积累了宝贵的经验。

作者简介：杨彬（1980-），男，四川高县人，水电五局波波娜水电站工程项目经理部总工程师，从事水电工程施工技术与管理工作。

刘彦朋（1980-），男，甘肃甘谷人，水电五局安全监察部处长，从事水电工程施工技术与管理工作。