论文部分内容阅读
【摘 要】福堂电站引水隧洞具有洞线长、洞径大、沿线地质条件复杂、结构承受水头高等特点。施工过程中，监理工程师有针对性地进行了一系列卓有成效的工作，尤其在隧洞开挖、安全支护及永久衬砌施工综合管控方面，采取了诸多有效的管控手段，取得了一些成功经验。
【关键词】福堂电站；引水隧洞；施工综合管控；经验
一、福堂水电站引水隧洞工程特点
（一）工程等级规模
福堂电站引水隧洞全长约19.3km，其中有压段18.8km，引用流量251m3/s，马蹄形洞段衬后直径10.4m，圆形洞段衬后直径9.0m，工程等级Ⅱ等。
（二）地质环境特征。工程区处于龙门山断褶带，映秀、茂汶两条区域性断裂圈限的断块内，局部位于断块边缘。受茂汶主干及分支断裂波及与影响，岩体经受强烈构造挤压错动及多期次生岩浆侵入活动，呈多级序断裂构造切割，断层及邻近地质体经动力变质而不同程度地呈现糜棱化、片麻理化、碎裂化等，完整性受到严重破坏，并产生多种造矿物蚀变现象，地质条件处于相对复杂区。
隧洞沿线地形变异大，物理地质作用强烈，有多条常年流水支沟切割，由断裂网络控制，形成局部地段的复杂水文地质结构及储水体构造，有较丰富的地下水动、静储量，且局部范围存在高地应力洞段，发生不同程度的岩爆，威胁施工安全。
二、在隧洞开挖和安全支护方面采取的主要措施和成效
（一）采取措施推广实施先进合理的开挖方法
地下洞室开挖施工中，应随围岩地质条件的变化而采取与之相适应的掘进方法（如导洞超前领进、台阶开挖、分部开挖、全断面开挖等）和调整爆破参数，使其围岩较好的洞段取得良好的光面爆破效果，围岩较差的洞段有效地控制超挖和抑制塌方，从而达到提高工程质量、加快施工进度、有效控制投资的目的。本工程初期6#洞在此方面取得了较为成功的经验，Ⅱ、Ⅲ类围岩光爆残孔率达90%以上，Ⅳ、Ⅴ类围岩运用台阶法和导洞领进法控制了较大的超挖和塌方，值得学习和借鉴。监理工程师主持召开了经验交流会，确定并实施了相应的“洞挖光爆质量评比奖惩措施”，最终取得了良好的效果。
（二）针对不良地质洞段，强调做好“四个环节”，防止或减少大塌方
福堂电站引水隧洞洞线长、洞径大、地质条件复杂，如果不能有效防止和减少大塌方，势必会造成工期延误和投资失控。针对这一特点，监理工程师于开挖初期即组织业主、设计和施工各方专家进行了专题研究，提出了针对不良地质洞段的旨在防止和减少大塌方 ，并合理控制投资的专门措施，要求各方在施工中根据各自所担负的工作内容做好“四个环节”的工作，即：
1.认识围岩。要求设代组地质人员与地质预测预报人员做好地质预测预报工作，着重抓好Ⅲ、Ⅳ类围岩之间的类别划分及稳定性评价，把预防大塌方、涌水作为预报的重点。
2.保护围岩。即选择合理的开挖方法。在对围岩稳定做出正确评价的基础上，及时采取与之相适应的掘进方法（如导洞超前领进、台阶开挖、分部开挖、全断面开挖等）和调整爆破参数，从而达到有效地控制超挖和抑制塌方的目的。
3.支护围岩。即科学及时的支护措施和精心施工。运用新奥法原理，支护措施应具有适时性、整体性、适应性等特点。洞室开挖后需及时有效地进行初期支护，经验证明，无论何种围岩最及时的措施之一是锚喷砼，也是无数工程经验和实践证明最有成效和最经济的，对Ⅱ、Ⅲ类围岩基本为一次性的安全支护，而对Ⅳ、Ⅳ类围岩必要时应视岩性特征，随之跟进钢支撑、格栅拱等补强支护措施。
4.监测围岩。即开展施工期的监测和巡查，掌握围岩变形的动态资料，这是预防隧洞塌方，特别是对已完成初期支护洞段围岩防止再度大塌方的重要措施。监测的重点应放在不良地质洞段和地质条件尚不很清楚以及临时支护已存在隱患的地段，监测的项目力求简单适用，可主要集中在拱顶下沉、净空收敛等方面的监控量测。
福堂电站隧洞开挖中坚持做好以上“四个环节”的工作，收到了明显的效果，基本上杜绝了大塌方发生，顺利地穿过了一个又一个较大的断层破碎带及涌水段，保证了工期，节约了投资，为顺利实现首台机组提前发电目标奠定了坚实的基础。
（三）在特殊洞段支护中，既要达到必要的安全度，又要合理地控制投资
福堂电站施工合同规定，对于Ⅳ、Ⅴ类围岩，如经确认必须采用深锚杆、挂网、钢支撑等支护形式方能保证施工安全，该洞段即界定为“特殊洞段”，所发生的特殊支护费用可以计量支付。由于引水隧洞洞线长、地质条件差，因此特殊支护费用控制在整个投资控制中显得尤为重要。监理工程师在特殊支护方案的审批中，必须把握“合理安全度”的概念，即不能牺牲投资控制，而一味地采取强支护手段以提高临时支护的安全度。为此，我们采取了以下措施，并取得了良好的效果：
1.成立有业主、设计、监理地质工程师和监理项目工程师参加的专门小组，负责对特殊洞段的确认和审批承包人申报的特殊支护措施。
2.在各类围岩的临时支护实施中必须优先采用锚喷砼（包括钢筋网）并精心做好施工。锚喷砼是各项支护方案中最基本的工艺，也是无数工程经验和实践证明最有成效和最经济的防止围岩失稳的措施。
3.在利用格栅钢拱架部分取代钢支撑的临时支护实践上，较为成功。格栅钢拱架能与围岩比较紧密地接触，再利用喷砼将格栅钢拱架包裹，从而使围岩、挂网喷砼与格栅钢拱架形成整体，起到共同加固围岩，防止围岩失稳的良好作用。此外，从费用上比较，格栅钢架较型钢拱架节约钢材，节省劳动强度，对本工程而言，每榀米的造价节约约2000元。对于断面稍小的隧洞，采用格栅拱取代钢支撑在技术上和经济上的优越性将更加明显。
三、在隧洞砼衬砌质量控制方面采取的措施
针对隧洞砼衬砌中常见的质量控制问题（诸如如何保证顶拱浇筑饱满、密实，大塌方段顶拱砼回填方法，有水洞段砼浇筑，设置预埋灌浆管，等等），本着集思广益、取长补短的原则，监理工程师组织有关各方召开了专题会议进行研究，提出了一系列原则性意见及具体施工措施。
为了提高全体施工人员的质量意识，尤其针对铁道部门承包商在水工砼施工方面经验不足的问题，监理工程师及时组织承包商项目领导和技术负责人学习以往工程的经验和教训，要求各方在质量问题上必须要有强烈的忧患意识和责任心，至始至终把工程质量抓好。
引进雷达测试，全面检测已衬砌洞段的顶拱砼施工质量和回填灌浆后顶拱衬砌结构的脱空度。通过雷达检测，可以直观的反映检测部位的浇筑厚度是否达到设计要求，顶拱是否回填密实，砼强度是否均匀，等等。采取这一手段可以客观地检查衬砌混凝土的厚度、质量和回填灌浆后顶拱结构的密实度，确保引水隧洞通水发电后不会因为顶拱存在空腔而在内、外水压作用下发生坍塌；同时，也从另一个角度进一步强化了施工队伍的质量意识，对有效减少或消灭质量隐患起到了重要作用。
福堂电站引水隧洞具有洞线长、洞径大、沿线地质条件复杂、结构承受水头高等特点。在参战各方的全力配合和积极努力下，隧洞开挖、永久喷锚支护和砼衬砌支护工作进行的较为顺利，电站发电工期比合同工期提前4个月，经济效益非常显著；工程质量和投资控制方面也取得了较好的预期效果。施工过程中，监理工程师有针对性地进行了一系列卓有成效的工作，尤其在隧洞开挖、安全支护及永久衬砌施工综合管控方面，采取了诸多有效的管控手段，取得了一些成功经验。
【关键词】福堂电站；引水隧洞；施工综合管控；经验
一、福堂水电站引水隧洞工程特点
（一）工程等级规模
福堂电站引水隧洞全长约19.3km，其中有压段18.8km，引用流量251m3/s，马蹄形洞段衬后直径10.4m，圆形洞段衬后直径9.0m，工程等级Ⅱ等。
（二）地质环境特征。工程区处于龙门山断褶带，映秀、茂汶两条区域性断裂圈限的断块内，局部位于断块边缘。受茂汶主干及分支断裂波及与影响，岩体经受强烈构造挤压错动及多期次生岩浆侵入活动，呈多级序断裂构造切割，断层及邻近地质体经动力变质而不同程度地呈现糜棱化、片麻理化、碎裂化等，完整性受到严重破坏，并产生多种造矿物蚀变现象，地质条件处于相对复杂区。
隧洞沿线地形变异大，物理地质作用强烈，有多条常年流水支沟切割，由断裂网络控制，形成局部地段的复杂水文地质结构及储水体构造，有较丰富的地下水动、静储量，且局部范围存在高地应力洞段，发生不同程度的岩爆，威胁施工安全。
二、在隧洞开挖和安全支护方面采取的主要措施和成效
（一）采取措施推广实施先进合理的开挖方法
地下洞室开挖施工中，应随围岩地质条件的变化而采取与之相适应的掘进方法（如导洞超前领进、台阶开挖、分部开挖、全断面开挖等）和调整爆破参数，使其围岩较好的洞段取得良好的光面爆破效果，围岩较差的洞段有效地控制超挖和抑制塌方，从而达到提高工程质量、加快施工进度、有效控制投资的目的。本工程初期6#洞在此方面取得了较为成功的经验，Ⅱ、Ⅲ类围岩光爆残孔率达90%以上，Ⅳ、Ⅴ类围岩运用台阶法和导洞领进法控制了较大的超挖和塌方，值得学习和借鉴。监理工程师主持召开了经验交流会，确定并实施了相应的“洞挖光爆质量评比奖惩措施”，最终取得了良好的效果。
（二）针对不良地质洞段，强调做好“四个环节”，防止或减少大塌方
福堂电站引水隧洞洞线长、洞径大、地质条件复杂，如果不能有效防止和减少大塌方，势必会造成工期延误和投资失控。针对这一特点，监理工程师于开挖初期即组织业主、设计和施工各方专家进行了专题研究，提出了针对不良地质洞段的旨在防止和减少大塌方 ，并合理控制投资的专门措施，要求各方在施工中根据各自所担负的工作内容做好“四个环节”的工作，即：
1.认识围岩。要求设代组地质人员与地质预测预报人员做好地质预测预报工作，着重抓好Ⅲ、Ⅳ类围岩之间的类别划分及稳定性评价，把预防大塌方、涌水作为预报的重点。
2.保护围岩。即选择合理的开挖方法。在对围岩稳定做出正确评价的基础上，及时采取与之相适应的掘进方法（如导洞超前领进、台阶开挖、分部开挖、全断面开挖等）和调整爆破参数，从而达到有效地控制超挖和抑制塌方的目的。
3.支护围岩。即科学及时的支护措施和精心施工。运用新奥法原理，支护措施应具有适时性、整体性、适应性等特点。洞室开挖后需及时有效地进行初期支护，经验证明，无论何种围岩最及时的措施之一是锚喷砼，也是无数工程经验和实践证明最有成效和最经济的，对Ⅱ、Ⅲ类围岩基本为一次性的安全支护，而对Ⅳ、Ⅳ类围岩必要时应视岩性特征，随之跟进钢支撑、格栅拱等补强支护措施。
4.监测围岩。即开展施工期的监测和巡查，掌握围岩变形的动态资料，这是预防隧洞塌方，特别是对已完成初期支护洞段围岩防止再度大塌方的重要措施。监测的重点应放在不良地质洞段和地质条件尚不很清楚以及临时支护已存在隱患的地段，监测的项目力求简单适用，可主要集中在拱顶下沉、净空收敛等方面的监控量测。
福堂电站隧洞开挖中坚持做好以上“四个环节”的工作，收到了明显的效果，基本上杜绝了大塌方发生，顺利地穿过了一个又一个较大的断层破碎带及涌水段，保证了工期，节约了投资，为顺利实现首台机组提前发电目标奠定了坚实的基础。
（三）在特殊洞段支护中，既要达到必要的安全度，又要合理地控制投资
福堂电站施工合同规定，对于Ⅳ、Ⅴ类围岩，如经确认必须采用深锚杆、挂网、钢支撑等支护形式方能保证施工安全，该洞段即界定为“特殊洞段”，所发生的特殊支护费用可以计量支付。由于引水隧洞洞线长、地质条件差，因此特殊支护费用控制在整个投资控制中显得尤为重要。监理工程师在特殊支护方案的审批中，必须把握“合理安全度”的概念，即不能牺牲投资控制，而一味地采取强支护手段以提高临时支护的安全度。为此，我们采取了以下措施，并取得了良好的效果：
1.成立有业主、设计、监理地质工程师和监理项目工程师参加的专门小组，负责对特殊洞段的确认和审批承包人申报的特殊支护措施。
2.在各类围岩的临时支护实施中必须优先采用锚喷砼（包括钢筋网）并精心做好施工。锚喷砼是各项支护方案中最基本的工艺，也是无数工程经验和实践证明最有成效和最经济的防止围岩失稳的措施。
3.在利用格栅钢拱架部分取代钢支撑的临时支护实践上，较为成功。格栅钢拱架能与围岩比较紧密地接触，再利用喷砼将格栅钢拱架包裹，从而使围岩、挂网喷砼与格栅钢拱架形成整体，起到共同加固围岩，防止围岩失稳的良好作用。此外，从费用上比较，格栅钢架较型钢拱架节约钢材，节省劳动强度，对本工程而言，每榀米的造价节约约2000元。对于断面稍小的隧洞，采用格栅拱取代钢支撑在技术上和经济上的优越性将更加明显。
三、在隧洞砼衬砌质量控制方面采取的措施
针对隧洞砼衬砌中常见的质量控制问题（诸如如何保证顶拱浇筑饱满、密实，大塌方段顶拱砼回填方法，有水洞段砼浇筑，设置预埋灌浆管，等等），本着集思广益、取长补短的原则，监理工程师组织有关各方召开了专题会议进行研究，提出了一系列原则性意见及具体施工措施。
为了提高全体施工人员的质量意识，尤其针对铁道部门承包商在水工砼施工方面经验不足的问题，监理工程师及时组织承包商项目领导和技术负责人学习以往工程的经验和教训，要求各方在质量问题上必须要有强烈的忧患意识和责任心，至始至终把工程质量抓好。
引进雷达测试，全面检测已衬砌洞段的顶拱砼施工质量和回填灌浆后顶拱衬砌结构的脱空度。通过雷达检测，可以直观的反映检测部位的浇筑厚度是否达到设计要求，顶拱是否回填密实，砼强度是否均匀，等等。采取这一手段可以客观地检查衬砌混凝土的厚度、质量和回填灌浆后顶拱结构的密实度，确保引水隧洞通水发电后不会因为顶拱存在空腔而在内、外水压作用下发生坍塌；同时，也从另一个角度进一步强化了施工队伍的质量意识，对有效减少或消灭质量隐患起到了重要作用。
福堂电站引水隧洞具有洞线长、洞径大、沿线地质条件复杂、结构承受水头高等特点。在参战各方的全力配合和积极努力下，隧洞开挖、永久喷锚支护和砼衬砌支护工作进行的较为顺利，电站发电工期比合同工期提前4个月，经济效益非常显著；工程质量和投资控制方面也取得了较好的预期效果。施工过程中，监理工程师有针对性地进行了一系列卓有成效的工作，尤其在隧洞开挖、安全支护及永久衬砌施工综合管控方面，采取了诸多有效的管控手段，取得了一些成功经验。