科技信息 。建筑与工程ｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２０１２年第２５期 高湖水库引水发电隧洞施工技术探讨 栗卫平 （广东省水利水电第三工程局【摘广东 东莞５２３７１ ０） 要】本文主要结合高湖水库工程的案例，对该项目中的引水发电隧洞施工工程，从隧洞洞身开挖、钢管安装、隧洞内衬砼浇筑和启闭 机室及消力池等施工方面做了分析和阐述。 【关键词】引水发电；隧洞施工技术 高湖水库位于广东省普宁市西北面与陆河县交界处的大坪镇高 塘凹村，距普宁市（流沙镇）直线距离约３５ｋｍ，距大坪镇约１５ｋｍ 高湖 水库坝址以上集水面积１．７８５ｋｍ２．并引人参网坑１．Ｉｋｍ２集水面积．总 集雨面积２．８８５ｋｍ２ 高湖水库建设目的是灌溉、供水，同时作为高湖水电站的配套工 程及下游５个梯级电站的龙头水库．可提高高湖水电站及下游梯级电 站的发电效益 新建隧洞进１３位于水库内右岸．距土坝约２８０ｍ，新建进１３段隧洞 长１６３．７６ｍ与原隧洞相接．利用原隧洞长４２９．１４ｍ．新洞线与旧洞线进 ３１方向夹角４＿４．９８。。废弃的隧洞段以混凝土塞封堵 新建隧洞采用门 洞型，衬砌后隧洞底宽为１．５ｍ，净高１．８ｍ 所利用的原隧洞也按此断 面尺寸修整 １ 引水发电隧洞工程概况 引水发电隧洞由引水渠、进１５１段、隧洞段、出口段组成．进水口引 水渠长３９ｍ，为梯形断面．衬砌浆砌石护坡护底．渠底高程为４７２．５ｍ 隧洞进口段由喇叭形进口、竖井式闸门及渐变段组成．隧洞进口前缘 设拦污栅。进水口顶板为Ｒ＝３ｍ的ｌ，４圆弧曲线。进口底板面高程为 ４７２．５ｍ，事故检修闸门井将进口分为两段．进口至事故检修门槽中心 线距离为４５．４８ｍ．为１．５ｍｘ１．８ｍ（宽ｘ高）矩形断面．闸门段后接渐变段 长３ｍ．由１．５ｍｘ１．８ｍ矩形渐变为１．５ｍｘ１．８ｍ（宽ｘ高）的门洞型 事故检 修闸门井孔口尺寸为２．３ｍｘ１．５ｍ．底高程４７２．５ｍ．闸门启闭机检修平 台高程５０１．３ｍ 引水发电隧洞要求最大过流为０．５ｍ ｓ．按此流量计算 隧洞经济断面尺寸太小．施工困难。因此。从施工方便考虑．新建隧洞 开挖断面尺寸选用２．１ｍｘ２．４ｍ的门洞型．洞身全断面采用Ｃ２０钢筋砼 衬砌厚３０ｃｍ．并进行回填灌浆．隧洞断面净尺寸１．５ｍｘ１．８ｍ。原隧洞按 新建隧洞断面尺寸扩挖、衬砌及回填灌浆处理。有压隧洞出口高程为 ４６９．０ｍ．出口至岔管之间为外包混凝土钢管型式．其后为丫型钢岔，一 岔管到厂房．另一岔管接到原排水渠 ２引水发电隧洞施工技术 ２．１隧洞洞身开挖 ２．１．１施工程序 引水发电隧洞及引水入库隧洞石方洞挖量约为３５７７ｍ ．沿线属 微风化岩．岩层完整、坚硬．采用钻眼光面爆破法，依靠炸药的爆破力， 使岩石破碎．另外在掘进方案上考虑洞径小，工期紧．故采用全断面掘 进法施工．分别由两头同时掘进。其施工程序为：钻眼一装药一爆破一 通风排烟—撬顶排险一出碴 ２．１．２钻爆参数 １）钻眼方面：眼数、眼角、眼梁、眼位、眼距、眼底下方。 ２）爆破方面：装药量、装药结构、爆破顺序。 ３）施工要求：必须使开挖断面符合设计尺寸，不造成过大的超挖 或欠挖；洞壁不出现严重的裂隙；爆碎下来的石碴块度合适；方便进行 工作面的清离：单位爆落岩体的钻孔工作量和炸药消耗量经济合理。 ４）装药结构：采用柱状装药．掏槽眼和扩大眼采用连续装药结构 形式周边因为采用光面爆破，故采用分段装药结构。 ５）爆破顺序：为能逐渐增加爆破自由面．充分发挥每个炮眼的效 能，以保证爆破效果，可按掏槽眼、扩大眼、周边眼的次序爆破。 ２．１．３装碴方法 采用人工出渣形式．运用风镐松渣、碎渣．人工用铁锹、铁铲装渣。 ２．１．４运碴方法 本工程隧洞洞身截面较小，不适合机械作业．故采用人工推胶轮 车运渣，运渣道路利用爆破后的碎小石渣铺筑。 ２．１．５支撑 由于本工程岩性较好，故可在洞口采用木支撑．洞身内拱部分段 设置木支撑，分段长度视工作面情况及循环长度确定．采用梁式支撑． 由打人岩层的钢钎上支叠梁结构组成排架．排架与地层之间用楔木贴 紧，排架与排架之间用纵向撑木联分成整体。 ２．Ｉ．６施工通风 通风方式采用压入式通风。利用压人通风机向隧洞内输送新鲜空 气，即在风管中有连续的正压．迫使空气流动．并流经工作面后再流出 洞外。 ２．ｉ．７施工排水 Ａ、切口面地面排水：在隧洞口部山坡上开挖一道人字形截流水 沟，拦截来自山坡的地面径流．使水从隧道口部两侧排至围堰外侧．水 沟断面尺寸０．５ｍｘＯ．２ｍ．块石结构面砂浆批荡 Ｂ、洞内排水：沿隧洞两侧设置排水沟．保持一定的坡度以保证水 流畅通，断面尺寸２０ｃｍｘ２０ｃｍ，单砖结构，砂浆批荡。 ２．２钢管安装 ２．２．１钢管的焊接 现场焊接钢管环缝前．校测钢管位置和管１３圆度．纠正发现的超 差，经监理同意后开始施焊：定位焊后应尽快焊接环缝．每条焊缝应连 续完成，不得中断；焊接完成后按要求进行焊接外观检查及内部质量 探伤．合格后进入下一道工序 ２．２．２涂装 钢管现场焊缝防腐前要进行表面处理，钢材表的焊渣、毛刺、油脂 等污物清除干净．除锈等级达到设计图纸要求．然后按设计要求进防 腐。 ２．２－３各项目完成后提交竣工验收，同时提交各项质检资料。 ２＿３隧洞洞衬砼浇筑 引水发电隧洞及引水入库隧洞采用钢筋砼衬砌．厚度为０．４ｍ．砼 浇筑量为１７８１ｍ３．回填灌浆１１０６ｍ￣。隧洞混凝土衬砌采用钢模板、人 工浇筑洞内混凝土运输采用胶轮车．浇筑段每段先底板后墙最后拱浇 筑。 完成洞室开挖，形成洞身后，先在隧洞底部浇筑一层混凝土垫层． 绑扎钢筋前用高压水将岩石冲洗干净．预埋件及模板安装完成后再用 水冲洗干净杂物和湿润模板，然后开始浇筑砼。 底板采用平铺法浇筑．软轴振捣器密实：侧墙浇筑从两侧底部向 拱顶方向交替进行．分层浇筑并捣固砼．保持对称均匀上升以避免模 板受力不均衡而倾斜走动：拱顶浇筑采用埋管法并用助推器增加导管 的风量来压送砼．管１３埋人砼中３０ｃｍ以上．边浇筑混凝土边拨出导 管．为了拨出导管避免从导管顶端逐节拆除．在导管的前部采用套管 联接用￣ｂ２ＯＯｍｍ的外管来输送混凝土，顺次缩出外管进行拱顶浇筑： 施工缝：相邻两段衬砌间施工缝采用槽榫结合，浇筑下一段衬砌前将 旧混凝土断面凿毛并清洗干净．洒水润湿．铺一层砂浆再继续浇筑新 混凝土 隧洞回填灌浆在浇筑衬砌砼时预埋灌浆孔。当衬砌砼达到设 计强度后进行充填灌浆．施工时应结合检查衬砌外围吃浆情况必要时 增加帷幕截水环的处理，重点在拱顶外回填灌浆。隧洞围岩较破碎，灌 浆主要解决围岩固结和拱坝施工孔洞的回填。 ２．４启闭机室及消力池 ２．４．１启闭机室及消力池包括引水发电隧洞启闭机室．引水入库隧洞 进１３段启闭机室以及出口段消力池。 （下转第３４６页） ３１７ ２０１２年第２５期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ０公路与管理０ 科技信息 ３．７．２冷再生机行进速度应根据路面损坏状况和再生深度进行调整． （４）在纵向接缝上，根据已建再生层的完成时间，改变水的喷入 一般为６ｍ／ｍｉｎ～１２ｍ／ｍｉｎ．使得铣刨后料的级配波动范围不大。网裂严 量。 重地段应采用较慢速度 （５）纵向接缝的位置应尽量避开慢行、重型车辆的轮迹位置。 ３．７－３应根据道路两侧设置的水平控制桩，定期核查再生深度是否正 ３．９．２横向接缝的处理 确．如再生深度超过设计深度±ｌｃｍ，应查明原因后再继续施工。 （１）只要再生机停止，不论停止的时间长短，均形成横向接缝，应 ３．７．４再生机后应有专人跟随．随时检查再生深度、水泥含量和含水 对所形成的横向接缝认真处理 量．并配合再生机操作员进行调整。 （２）施工中应尽量减少停机现象。 ３．７．５施工中再生深度的检查以相邻已经再生或原路面为标准．用钢 （３）应严格检查机械，特别水管排气，气体必须在液体到达喷洒杆 纤刺人土中．测量其刺入深度，看其深度是否合格。应在再生机每次下 前排除 刀的两侧进行检查．其他路段３０～５０ｍ检查一次。 （４）注意检查水的喷入量，避免在横向的过量或不足。 ３．７．６应在作业面边缘固定导向线以帮助操作者 （５）在停机处，再生机再次施工时。必须将整个再生机后退至再生 ３．７．７若进行多刀施工时．应时刻注意搭接的宽度，保证搭接宽度。 过的材料１．５ｍ的距离 ３．７．８再生机后宜安排４～５人处理边线和清理混合料中的杂质以及 （６）再生机开始工作时．操作员应开足马力，快速达到正常的施工 每刀起始位置的余料．以防止影响纵向接缝、横向接缝、平整度和再生 速度。 材料的密实性 （７）禁止再生机￣２＜２ｍ／ｍｉｎ的行进速度进行施工。 ３．７．９在施工过程中，对 昆合料的级配、再生深度、水的喷人量有任何 ３．１０施工质量管理 疑问时，应停止施工，等问题解决后再继续施工。 为了保证再生层施工过程中的质量．采取以下的技术标准对再生 ３．７．１Ｏ每次再生的长度以保证后续作业能正常进行为宜．应认真组 材料和再生层进行质量控制，如下表所示。 织施工．使再生的长度尽可能长些，以减少横向接缝。一个工作面长度 般为１ ５０ｍ～２５０ｍ。 项次 检测项 规定值或允许 检查方法和频率 权 一３．８碾压整形 目 偏差 值 ３．８．１根据路宽、压路机的轮宽和轮距的不同，制订碾压方案，应使各 压实度 代表值 ９７ 部分碾压到的次数尽量相同，路面的两侧应多压２—３遍。 １ （％） 极值 ９４ 每２００ｍ每车道１处 ３ ３．８＿２在再生机后应紧跟一台轻型钢轮振动压路机进行初压．每次碾 压从施工段起点开始．至再生机边缘止．碾压宽度应超过该幅再生宽 ２ 平整度（ｍｍ） １Ｏ ３ｍ直尺：每２００ｍ测２处ｘｌ０ 尺 ２ 度 静压后采用高幅低频进行压实．压实遍数应足以保证再生层底部 ２／３厚度范围内的压实度达到规定要求。压路机的工作速度不得超过 ３ 纵断高程（ｍｍ） ＋５．一ｌＯ 水准仪：每２００ｍ测４个断面 １ ３ｋｍ／ｈ。 ３．８．３在完成一个作业段的再生和初压后．应立即用平地机整形 在 ４ 宽度ｆｍｍ１ 符合设计要求 尺量：每２００ｍ测４处 １ 直线段．平地机由两侧向路中心进行刮平：在平曲线段．平地机由内侧 厚度 代表值 －８ 向外侧进行刮平 必要时．再返回刮一遍。 ５ （ｍｍ） 合格值 一ｌ５ 每２００ｍ每车道１点 ３ ３．８－４整形后．当混合料的含水量为最佳含水量（＋１％～＋２％）时．应立 即用单刚轮振动压路机以低幅振动模式进行压实。直线和不设超高的 ６ 横坡（％ ±０．３ 水准仪：每２００ｍ测４个断面 １ 平曲线段．由路肩向路中心碾时，应重叠１，２轮宽。压完路面全宽时即 ７ 强度（ＭＰａ） ＞３ＭＰａ 每２５００ｍ ｆ或每天） ３ 为一遍 一般需碾压４～６遍 压路机的碾压速度．头两遍以采用１．５～ １．７ｋｍ／ｈ为宜．以后宜采用２．０～２．５ｋｍ／ｈ ３．１１养生及交通管制 ３．８．５严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车．应 ３．１１．１每一段碾压完成并经压实度检查合格后．应立即开始养生 保证再生层表面不受破坏 ３．１ １．２宜采用湿砂、塑料薄膜、乳化沥青、经常洒水等方法进行养生。 ３．８．６碾压过程中．再生层的表面应始终保持湿润．如水分蒸发过快． 如采用铺沙法，砂层厚宜为７－１０ｃｍ。砂铺匀后，应立即洒水，并在整个 应及时补撒少量的水．但严禁大量洒水碾压 养生期间保持砂的潮湿状态。不得用湿粘性土覆盖。养生结束后．必须 ３．８．７碾压过程中，如有“弹簧”、松散、起皮等现象，应及时翻开重新 将覆盖物清除干净 拌和（加适量的水泥）或用其他方法处理．使其达到质量要求。 ３．１１＿３对于基层．可采用乳化沥青进行养生。沥青乳液的用量按０．８～ ３．８．８经过拌和、整形的水泥稳定再生层．宜在水泥初凝前并应在试 １．０ｋ￣ｍ：（指沥青用量）选用，宜分两次喷洒。第一次喷洒沥青含量约 验确定的延迟时间内完成碾压．并达到要求的密实度．同时没有明显 ３５％的慢裂沥青乳液，使其能稍透人基层表层。第二次喷洒浓度较大 的轮迹。 的沥青乳液 如不能避免施工车辆在养生层上通行．应在乳液分裂后 ３．９接缝和调头处的处理 撒布３－８ｍｍ的小碎（砾）石．做成下封层。 ３．９．１纵向接缝的处理 ３．１１．４基层的养生期不宜少于７ｄ．如养生期少于７ｄ即铺筑沥青面 （１）最小重叠宽度为１００ｍｍ 层，则应限制重型车辆通行。‘ （２）路面材料越厚，重叠量越大：材料粒度越粗，重叠量越大。 （３）相邻两次作业间隔１２ｈ以上时．重叠量应增加。 ［责任编辑：王迎迎］ （上接第３１７页）２．４．２引水发电隧洞启闭机室按施工先后顺序分为 隧洞开挖过程中，会出现各种现象，如掉块、塌方，甚至冒顶。因 竖井内衬砼．启闭机安装层砼．天面屋顶砼。按３ｍ～４．５ｍ一层进行浇 此．在施工中地质人员需要根据不同的地质条件，对隧洞岩体完整性、 筑，主要采用钢模，转角处采用制定的异型模板或木模。钢筋在钢筋场 稳定性进行划分，选择不同的支护方案，使隧洞施工质量、进度与投资 加工好后用汽车运至施工现场．人工绑扎．砼生产可用１台０．４ｍ３移 动式拌和机生产．手推车及人工铲运入仓砼．人工摊铺仓面．并用软轴 有机的结合起来，发挥更大的经济效益。ｅ 或平板振动器振捣密实．外露面按要求采用磨机或人工原浆抹光 【参考文献】 ２．４－３引水入库隧洞启闭机室按施工先后顺序分为闸室段底板砼．竖 ［１］边波．巴贡水电站引水隧洞开挖施工质量控制叨．水利水电技术，２０１０（８）． 井内衬砼．启闭机安装层砼。引水入库隧洞消力池位于引水人库隧洞 ［２］掌于昶，孙海权，关李海．吉沙水电站低压引水隧洞关键技术问题研究【Ｊ】．水 出口处，分二段进行施工，第一段为消力池段．第二段为尾水渠段．均 力发电．２ｏ１２（３）． 一次浇筑到顶 ［责任编辑：汤静］ ３结语