瀑布沟水电站大纵坡4km长皮带机洞施工实践.doc

瀑布沟水电站大纵坡4km长皮带机洞施工实践 路文典 张海刚 摘 要 瀑布沟黑马皮带机洞洞线长、断面小、纵坡大、地质条件复杂，针对工程特点及其关键技术问题，阐述其排水、通风、开挖支护以及砼衬砌措施与方法，取得的经验、教训可供今后类似工程借鉴。 关键词 皮带机洞 大纵坡 通风 排水 开挖支护 砼衬砌 经验教训 瀑布沟黑马皮带机洞作为大坝心墙料运输的重要通道，由于地质条件、施工组织等原因，前期进展缓慢，单头平均月进尺仅70m左右。因工程提前截流，大坝填筑在即，皮带机洞的进展一时成为各方关注的焦点。后在参建各方的共同努力下，通过优化设计与施工方案，使施工逐步迈入了快车道，开挖单头月进尺保持在200m左右。最终，皮带机洞开挖及砼衬砌工作均比业主要求的日期提前完成，2007年1月，工程通过交工验收，质量评定合格率100％，优良率93.4％。其施工经验、教训可为类似工程参考。 1 概述 瀑布沟水电站大坝为碎石土直心墙堆石坝，心墙料为宽级配的碎石土，碎石土料场距坝址约20km，采用一条皮带机洞裁弯取直缩短运输距离，胶带输送机设于隧洞内。皮带机洞进口设于黑马料场附近，进口高程1250m，出口位于坝址上游右岸，高程790m，进出口高差达460m，皮带机洞水平长度3986m，斜长4012.5m，隧洞纵坡11.54%，皮带机洞断面为城门洞型，净断面尺寸4.0m×3.0m。 皮带机洞混凝土衬砌根据围岩类别不同采用不同的衬砌厚度，底板混凝土厚度均为30cm，边顶拱混凝土厚度：Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类围岩分别为30cm、40cm、50cm。 皮带机洞施工合同工期为22个月。 2 主要工程地质及水文地质 2.1 进口段（0+000～0+200m） 岩性为上元古界下统苏雄组的浅绿色凝灰岩夹流纹质砂岩，裂隙特别发育，岩体呈碎裂～散体结构；岩石抗风化能力弱，椐探孔揭示，40m未揭穿强风化带。进口段岩体成洞条件较差，主要为Ⅳ、Ⅴ类围岩。 2.2 洞身段（0+200～3+870m） 穿越的地层岩性有：凝灰岩、凝灰质砂岩、砾岩、酸性熔岩、紫红色岩屑 （6）由于合同工期短，砼衬砌必须跟进开挖平行作业，但由于隧洞开挖断面小，必须优化砼衬砌方案，解决好与开挖出碴的相互干扰问题。 4 设计变更及施工方案优化 4.1 设计变更 施工过程中，根据开挖揭示的围岩情况，重新对皮带机洞围岩分类情况进行了划分。确认后的皮带机洞围岩分类情况为：Ⅴ类210m，Ⅳ类860m，Ⅲ类1986m，Ⅱ类930m。据此对砼衬砌设计进行了变更，取消了Ⅱ、Ⅲ类围岩的衬砌，变更为喷5～10cm厚C25砼。 4.2 施工方案优化 开工之初，重点对开挖及砼衬砌方案进行了比选优化，并在施工过程中根据设计变更及实际情况对其他项目的技术方案、措施进行了完善，使得施工进度不断加快，保证了工程提前完工目标，取得了良好的经济及社会效益。 4.2.1 开挖方案优化 皮带机洞断面尺寸小、单头掘进长度大、纵坡大，开挖出碴快慢直接制约着工程进度。根据有关厂家提供的资料，原定方案采用扒碴机装有轨梭式矿车运输，但电瓶车牵引矿车在连续长距离的11.54％的纵坡上运行，直至目前仍无先例，仅是厂家完成了产品试验，运行安全隐患较大，且电瓶车购置费就需200多万元；随后对矿山开采中应用的齿轨运输系统进行了咨询，该系统虽然运输有保证，但投资高达近400万元。在综合比较分析之后，最终确定采用比较灵活的电动履带侧卸式装载机配1.5～2.0m3农用车出碴，每间隔300～500m左右设错车洞。 4.2.2 砼衬砌方案优化 设计变更后仅对Ⅳ、Ⅴ类围岩段进行衬砌，衬砌后断面尺寸为4×3m。因工期限制，砼衬砌必须跟进开挖进行。为了加快衬砌进度，原方案采用门架穿行式简易台车衬砌，但由于隧洞净断面尺寸小，台车占用空间较大，下部空间难以保证出碴车辆通行而放弃。 最后决定采用竹胶模板衬砌，衬砌分两次进行，先衬砌边墙，后浇筑顶拱，底板砼在开挖全部完成后进行。在边墙浇筑时预埋顶拱模板支撑埋件，保证顶拱支模后下方仍有足够的空间用于施工车辆通行。 5 主要技术方案、措施与施工方法 5.1 通风、排烟 皮带机洞进口下行工作面，掌子面比进口低，排烟时烟雾可自然往洞外漂移，掌子面排烟条件较好，利用3台DK60型通风机压入式接力通风，洞口及洞内每间隔700～800m安装1台接力通风机，通风量600m3/min。实际情况表明，爆破后通风30min左右，掌子面基本具备人员作业条件。 出口上行工作面，由于隧洞纵坡大，掌子面与出口的高差愈来愈大，隧洞贯通时最大达250多m，掌子面烟尘不易排出，易形成滞烟区，恶化作业环境。 为了改善出口工作面作业条件及减少开挖循环中排烟除尘占用的时间，必须采取综合措施。一是加强通风；二是采用湿式钻孔，喷砼采用湿喷工艺；三是洞内尽量少用油动机械；四是在出