余 俊 良

(國(guó)電金沙江旭龍水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 成都 610000)

1 工程概況

雙江口水電站為大渡河流域水電規(guī)劃“3庫(kù)22級(jí)”開(kāi)發(fā)方案的第5級(jí)，為一等大(1)型工程。樞紐工程由攔河大壩、引水發(fā)電系統(tǒng)、泄洪建筑物等組成，所建大壩為世界在建和已建的第一高壩，電站水庫(kù)正常蓄水位2 500.00 m，水庫(kù)總庫(kù)容為28.97億m3，裝機(jī)2 000 MW。

雙江口水電站發(fā)電廠房為地下式，主副廠房、主變室及尾水調(diào)壓室從上游至下游方向平行布置。尾水調(diào)壓室交通洞位于調(diào)壓室右側(cè)，為主廠房、主變室、尾水調(diào)壓室上層開(kāi)挖施工通道。全長(zhǎng)約707 m，進(jìn)洞口高程2 272.6 m與調(diào)壓室連接處底板高程2 282.6 m，標(biāo)準(zhǔn)斷面為城門(mén)洞型，其中跨1#導(dǎo)流洞段開(kāi)挖斷面為9.4 m×8.7 m(寬×高)。

根據(jù)雙江口水電站施工導(dǎo)流方案及工程建設(shè)計(jì)劃，施工導(dǎo)流分為3個(gè)階段，即初期、中期和后期導(dǎo)流。初期導(dǎo)流從2015年11月截流，到2020年2月壩體填筑超過(guò)圍堰頂高程，共40個(gè)月，初期導(dǎo)流由1#導(dǎo)流洞承擔(dān)。1#導(dǎo)流洞洞身全長(zhǎng)1 522 m ，標(biāo)準(zhǔn)斷面為城門(mén)洞型，過(guò)水?dāng)嗝?5 m×19 m(寬×高)，進(jìn)口底高程2 259.0 m，出口底高程2 247 m。1#導(dǎo)流洞已建成并投入使用，攔河大壩上游和下游均已達(dá)到2017年防洪度汛高程，上游圍堰填筑至2 308 m，下游圍堰填筑至2 265 m。

尾水調(diào)壓室交通洞在樁號(hào)0+271.641-0+294.541范圍(長(zhǎng)度約22.9m)與1#導(dǎo)流洞立體空間交叉，尾調(diào)交通洞開(kāi)挖底板面與1#導(dǎo)流混凝土襯砌頂面間巖體垂直高度10.4 m。

2 施工難點(diǎn)

1#導(dǎo)流洞為雙江口水電站初期導(dǎo)流施工時(shí)段唯一過(guò)水通道，已過(guò)流且不具檢修條件，同時(shí)大壩上下游圍堰均填筑至2017年防汛高程，上游度汛高程以下的征地移民與搬遷工作均未實(shí)施，因此1#導(dǎo)流洞安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，不允許發(fā)生任何偏差，否則將對(duì)大壩上游造成難以估計(jì)的災(zāi)難性后果。

尾水調(diào)壓室交通洞位于1#導(dǎo)流洞上方，受兩岸地形及地質(zhì)條件影響，兩條隧洞在空間上已不具備調(diào)整條件，兩洞之間巖體厚度太薄，持續(xù)的爆破震動(dòng)及載重的機(jī)械設(shè)備不斷通行將不可避免對(duì)巖體穩(wěn)定產(chǎn)生一定影響，如控制不當(dāng)，將可能導(dǎo)致1#導(dǎo)流洞襯砌結(jié)構(gòu)的破壞，甚至引起1#導(dǎo)流洞坍塌事故，對(duì)1#導(dǎo)流洞安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。尾調(diào)交通洞跨1#導(dǎo)流洞平面示意圖見(jiàn)圖1。尾調(diào)交通洞跨1#導(dǎo)流洞縱剖面圖見(jiàn)圖2。

綜上所述，尾調(diào)交通洞跨1#導(dǎo)流洞段開(kāi)挖施工的主要難點(diǎn)為：跨越段的1#導(dǎo)流洞混凝土結(jié)構(gòu)及上覆的基巖均未安裝監(jiān)測(cè)儀器，同時(shí)又不具備補(bǔ)裝儀器的條件，無(wú)法利用監(jiān)測(cè)技術(shù)為尾調(diào)交通洞開(kāi)挖與后續(xù)通行期間的施工提供科學(xué)指導(dǎo)。在此情況下，如何采取有效措施，既順利完成尾調(diào)交通洞跨1#導(dǎo)流洞段開(kāi)挖，又確保1#導(dǎo)流洞在尾調(diào)交通洞開(kāi)挖與通行期間安全穩(wěn)定運(yùn)行是現(xiàn)場(chǎng)施工的一大難題。

3 主要措施

鑒于尾調(diào)交通洞跨1#導(dǎo)流洞段開(kāi)挖施工安全的重要性，施工期間堅(jiān)持了“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、勤監(jiān)測(cè)、早襯砌”的原則，按照“全員高度重視、爆破試驗(yàn)先行、震動(dòng)監(jiān)測(cè)控制、作業(yè)全程監(jiān)控、襯砌及時(shí)完成”的思路開(kāi)展施工組織工作。

圖1 尾調(diào)交通洞跨1#導(dǎo)流洞平面示意圖

圖2 尾調(diào)交通洞跨1#導(dǎo)流洞縱剖面圖

3.1 深刻認(rèn)識(shí)重要性 全員宣貫落實(shí)責(zé)任

尾調(diào)交通洞跨1#導(dǎo)流洞段開(kāi)挖安全工作必須要做到確保萬(wàn)無(wú)一失，開(kāi)挖前雙江口建設(shè)管理分公司組織參建單位強(qiáng)調(diào)了此段開(kāi)挖安全的重要性，統(tǒng)一了思想，并就開(kāi)挖措施及施工組織安排進(jìn)行了深入討論，將安全責(zé)任落實(shí)到了參建單位具體的管理人員，將作業(yè)要求灌輸?shù)搅嗣恳晃蛔鳂I(yè)人員。

3.2 分段開(kāi)挖控制爆破 動(dòng)態(tài)優(yōu)化爆破參數(shù)

3.2.1 分段分層順序開(kāi)挖

尾調(diào)交通洞跨1#導(dǎo)流洞段采取控制爆破技術(shù)。為確保安全，跨1#導(dǎo)流洞段擬自開(kāi)挖方向向前共分為5段進(jìn)行施工，分別為過(guò)渡段A斷面(K0+310.591～K0+303.091)、過(guò)渡段C斷面(K0+303.091～K0+294.541)、交叉段C斷面(K0+271.641～K0+294.541)、過(guò)渡段C斷面(K0+271.641～K0+263.091)、過(guò)渡段A斷面(K0+263.091～K0+225.591)。根據(jù)圖紙，開(kāi)挖斷面均為城門(mén)型，其中A斷面開(kāi)挖尺寸為8.3 m×7.55 m(寬×高) ，永久結(jié)構(gòu)型式為邊頂拱錨噴支護(hù)15 cm，底板混凝土襯砌40 cm； C斷面開(kāi)挖尺寸為 9.4 m×8.7 m(寬×高)，永久結(jié)構(gòu)型式為混凝土襯砌60 cm，底板混凝土襯砌100 cm?？刂票品侄伍_(kāi)挖示意見(jiàn)圖3。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，尾調(diào)交通洞跨1#導(dǎo)流洞段隧洞為大斷面，為增大爆源至保護(hù)建筑物的安全距離，減少對(duì)兩洞之間基巖的損壞，擬在交叉段采取上、下臺(tái)階分層開(kāi)挖施工，下臺(tái)階底板開(kāi)挖預(yù)留保護(hù)層厚度確定為2.5 m，則交叉段上臺(tái)階爆破距1#導(dǎo)流洞的最短距離為12.9 m，為此段尾調(diào)交通洞開(kāi)挖洞徑的1.48倍。

圖3 尾調(diào)交通洞跨1#導(dǎo)流洞段控制爆破分段開(kāi)挖示意圖

3.2.2 科學(xué)設(shè)計(jì)爆破參數(shù)

3.2.2.1 確定爆破震動(dòng)允許振速

結(jié)合《爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)》(GB6722-2014)中保護(hù)對(duì)象類(lèi)別為水工隧洞的安全允許振速的相關(guān)規(guī)定，過(guò)渡段爆破振動(dòng)設(shè)計(jì)振速取最低限為7 cm/s，交叉段考慮到1#導(dǎo)流洞承擔(dān)施工期過(guò)水任務(wù)的重要性,爆破振動(dòng)設(shè)計(jì)振速取值為4.5 cm/s，振速均按照距離爆破區(qū)域邊緣10 m處的實(shí)測(cè)值進(jìn)行控制。

3.2.2.2 確定最大單響藥量

尾調(diào)交通洞跨導(dǎo)流洞段開(kāi)挖前，已開(kāi)展了三次爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)，依據(jù)薩道夫斯基公式(V=K(Q1/3/R)q,其中V為峰值質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度cm/s、Q為最大單響藥量kg、K與a為爆區(qū)至測(cè)點(diǎn)間地形地質(zhì)條件有關(guān)的衰減指數(shù))推算出每次爆破時(shí)水平、徑向及垂直三個(gè)方向的衰減指數(shù)，根據(jù)三次震動(dòng)監(jiān)測(cè)得出的衰減指數(shù)、要求的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度以及爆心距，再通過(guò)薩道夫斯基公式分別反算出過(guò)渡段和交叉段開(kāi)挖的最大單響藥量，然后取三次計(jì)算中的最小值，作為爆破參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)的最大單響起爆控制藥量。過(guò)渡段距1#導(dǎo)流洞距離為13.5 m，經(jīng)反算全斷面開(kāi)挖單段最大單響起爆藥量為29.6 kg；交叉段上臺(tái)階開(kāi)挖距1#導(dǎo)流洞安全距離為12.9 m，經(jīng)反算開(kāi)挖單段最大單響起爆藥量為25.84 kg；交叉段下臺(tái)階開(kāi)挖距1#導(dǎo)流洞安全距離為10.4 m，經(jīng)反算開(kāi)挖單段最大單響起爆藥量為13.54 kg。

3.2.2.3 確定爆破參數(shù)

過(guò)渡段共有A、C兩類(lèi)斷面，擬采取全斷面開(kāi)挖方式開(kāi)挖，交叉段為C型斷面，擬采取上下臺(tái)階方式開(kāi)挖。根據(jù)爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度及最大單響藥量開(kāi)展爆破設(shè)計(jì)并根據(jù)實(shí)際開(kāi)挖效果和爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果開(kāi)展爆破設(shè)計(jì)優(yōu)化工作。經(jīng)設(shè)計(jì)，A斷面全斷面開(kāi)挖最大單響藥量發(fā)生在掏槽孔，為21.6 kg，爆破進(jìn)尺2 m；C斷面全斷面開(kāi)挖最大單響藥量發(fā)生在掏槽孔，為24 kg，爆破進(jìn)尺2 m；C斷面上臺(tái)階開(kāi)挖最大單響藥量發(fā)生在掏槽孔，為12 kg，爆破進(jìn)尺1 m；C斷面底板保護(hù)層開(kāi)挖最大單響藥量發(fā)生在掏槽孔，為6 kg，爆破進(jìn)尺1 m；

3.2.2.4 爆破設(shè)計(jì)參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整

從過(guò)渡段開(kāi)始每循環(huán)開(kāi)展爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)，按照設(shè)計(jì)的爆破參數(shù)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)工作，根據(jù)爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)成果，反演出1#導(dǎo)流洞頂拱處振動(dòng)速度，根據(jù)反演得到的振動(dòng)速度V1與允許的質(zhì)點(diǎn)最大震動(dòng)速度V比較，如果V1V則立即根據(jù)監(jiān)測(cè)成果調(diào)整爆破參數(shù)，然后進(jìn)入下一輪試驗(yàn)，直至質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度附合要求為止。根據(jù)前期爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)成果，不同洞段的地質(zhì)衰減指數(shù)k值和a值有所差異,在實(shí)際控制爆破過(guò)程中,需及時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)成果分析調(diào)整k值和a值以指導(dǎo)施工。

根據(jù)上述開(kāi)挖原則和要求，分別開(kāi)展了過(guò)渡段A類(lèi)、C類(lèi)全斷面開(kāi)挖。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)管理措施

一是落實(shí)監(jiān)理每循環(huán)旁站開(kāi)挖與爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)過(guò)程；二是每循環(huán)均開(kāi)展爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)異常立即停止開(kāi)挖分析原因并調(diào)整爆破參數(shù)。

3.4 支護(hù)措施

一是過(guò)渡段和交叉段邊頂拱錨噴支護(hù)緊跟掌子面，確保不發(fā)生塌方，以避免塌方引起不利的連鎖反應(yīng)；二是在過(guò)渡段開(kāi)挖完成后繼續(xù)向前開(kāi)挖安全距離約50 m后，立即停止開(kāi)挖啟動(dòng)交叉段底板鋼筋混凝土施工，以避免開(kāi)挖期間重型車(chē)輛來(lái)回碾壓基巖造成兩洞之間巖體失穩(wěn)。三是在過(guò)渡段已開(kāi)挖完成，而底板混凝土未襯砌之間的洞段開(kāi)挖時(shí)，嚴(yán)格控制交叉段的車(chē)輛載重及通行車(chē)輛數(shù)量，以減小荷載對(duì)巖體的影響。

4 成效及建議

尾調(diào)交通洞跨導(dǎo)流洞段施工(含過(guò)渡段和交叉段)共歷時(shí)2個(gè)月，實(shí)施中因C斷面上、下臺(tái)階開(kāi)挖爆破效果不理想(爆破效率低每循環(huán)進(jìn)尺僅0.6～0.8 m左右，開(kāi)挖面巖埂殘留現(xiàn)象頻繁)，優(yōu)化調(diào)整爆破參數(shù)三次。施工過(guò)程中嚴(yán)格控制了爆破作業(yè)管理，并在開(kāi)挖完成后及時(shí)開(kāi)展了交叉段底板混凝土襯砌工作，因此，安全完成尾調(diào)交通洞跨1#導(dǎo)流洞段開(kāi)挖。經(jīng)觀察，1#導(dǎo)流洞在開(kāi)挖后運(yùn)行正常，并順利經(jīng)受了2017年汛期考驗(yàn)。

建議：在1#導(dǎo)流洞施工期間，如在交叉洞段的相應(yīng)位置埋設(shè)監(jiān)測(cè)圍巖和混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)設(shè)備，則可在尾調(diào)交通洞開(kāi)挖期間監(jiān)測(cè)到1#導(dǎo)流洞交叉段的巖體以及混凝土結(jié)構(gòu)的變化情況，從而更準(zhǔn)確的指導(dǎo)尾調(diào)交通洞爆破震動(dòng)施工，同時(shí)，可以大量減少尾調(diào)交通洞期間的震動(dòng)監(jiān)測(cè)工作，減少費(fèi)用支出。

5 結(jié) 論

目前，受建設(shè)周邊環(huán)境、耕地保護(hù)以及建設(shè)區(qū)域地質(zhì)地貌等條件的制約，很多工程設(shè)計(jì)均采用立體交叉方法，以減少項(xiàng)目用地以及對(duì)周邊建筑物的影響，雙江口水電站尾水調(diào)壓室交通洞與承擔(dān)施工期導(dǎo)流任務(wù)的1#導(dǎo)流洞立體空間交叉，兩隧洞均為大斷面洞室，洞室間巖體垂直距離僅10.4 m。通過(guò)對(duì)尾水調(diào)壓室交通洞跨1#導(dǎo)流洞交叉段開(kāi)挖技術(shù)措施的分析，可為類(lèi)似項(xiàng)目施工提供借鑒和參考。