锦屏二级水电工程引水隧洞1#TBM组装洞施工监理

摘　要：锦屏二级水电工程引水系统采用4条引水隧洞8台机组布置形式，从进水口至上游调压室的平均洞线长度约16.67km，相邻隧洞中心距60m。

关键词：锦屏二级、TBM、变更、组装洞
1. 工程概况
　　锦屏二级水电工程利用雅砻江下游河段150km长大河弯的天然落差，通过长约16.67km的引水隧洞，截弯取直，获得水头约310m。工程总装机容量4800MW，单机容量600MW。工程枢纽主要由首部拦河闸、引水系统、尾部地下厂房三大部分组成，为一低闸、长隧洞、大容量引水式电站工程。四条引水隧洞穿过锦屏山连接闸坝与厂区枢纽。
　　锦屏二级水电工程引水系统采用4条引水隧洞8台机组布置形式，从进水口至上游调压室的平均洞线长度约16.67km，相邻隧洞中心距60m。引水隧洞立面为缓坡布置，底坡3.65‰。
　　鉴于锦屏二级水电工程特殊的地质条件，东端1^#、2^#、3^#、4^#引水隧洞采用钻爆法和TBM法相结合的施工方案，其中1^#、3^#引水隧洞主要采用TBM施工，2^#、4^#引水隧洞主要采用钻爆法施工。采用TBM施工的引水隧洞段，开挖直径为12.4m，混凝土衬护厚度60cm，衬后隧洞洞径为11.2m，流速4.72m/s；喷锚支护段洞径12.0m，底拱90?范围内采用混凝土衬砌。本文重点介绍1^#引水隧洞TBM组装洞的施工监理，并简称1^# TBM。
2. 1#TBM组装洞设计及施工方案
2.1 1#TBM组装洞地质情况
　　1#引水隧洞TBM组装洞位置为桩号：引(1)16+010~16+175m。岩性为灰～灰黑色薄～中薄层细晶大理岩（T2y6）。层理平行发育, 总体走向NE，倾向SE∠65～85°，岩石沿结构面多呈弱风化。结构面主要有：①N5～10°E SE∠80°层面裂隙，面平直粗糙，平行发育，间距5～15cm，充填铁锰质、钙质、岩屑。局部呈溶蚀状，少量渗滴水；②N75°E SE∠75°或N75°W SW∠75～80°面略呈波状，平行发育，间距2～15cm，局部强烈挤压节理密集。充填铁锰、钙质，少量岩屑及泥质。局部洞顶渗滴水；③近EW S∠20～35°，面平直粗糙，断续平行发育，间距20～30cm，延伸不长，充填铁锰、钙质，该组节理在南侧边墙较为发育。本洞段岩层层理与③节理组合使围岩完整性差，局部破碎～较破碎。桩号引（1）16+040～16+046段洞顶渗滴水～渗流水。
2.2 1#TBM组装洞设计方案
　　由于TBM专用设备的特殊性，业主与TBM供货商签订TBM采购合同，与施工承包人签订施工合同，TBM设备运输到现场后由施工承包人在供货商的指导下负责安装，TBM组装洞尺寸需要根据厂家提供的设备尺寸进行设计。
　　　　1#TBM组装洞平面布置图
　　依据TBM设备及配套设备高度、长度、最大起重重量和TBM设备组装的需要，原设计组装洞长80m，高23.5m，宽16.2m，起讫桩号为引(1)16＋136～16＋056m。组装洞内安装100t×2、40t×2桥式起重机各一台。
　　业主、1#TBM供货商罗宾斯（robbins）公司以及施工承包人召开TBM专题会议，罗宾斯（robbins）公司对组装洞室布置尺寸及吊机配置提出了两种方案，并提出TBM主机和后配套将同时进行组装，出发洞到连续皮带机卸料点之间距离应满足TBM整机和连续皮带储带仓以及连续皮带驱动部分的安装要求，因此组装洞室的长度需加长。
　　施工承包人根据罗宾斯（robbins）公司对组装净空要求，结合现场施工情况，将主机组装洞的净高调整为25.2m，长度为75m，桩号为引（1）15＋900～15＋975m，同时增加后配套组装洞，高度21.8m，长195m（包括25m渐变段以及30m扩大段），桩号为引（1）16＋170～15＋975m，主机和后配套组装洞净宽度均为16.2m。
　　但当施工导洞开挖至引(1)15+992m，围岩类别由Ⅲ类变化为Ⅳ类，并伴有溶洞出现。根据设计院地质工程师预测：“本次溶洞厚度应小于5m，再往里侧可能有一宽小于1m断层影响带后即可进入正常围岩掘进洞段”。
　　鉴于上述原因，2007年9月，业主、设计、罗宾斯（robbins）公司及施工承包人、监理人再次开会研究。根据组装方案和现场地质条件最终确定：TBM组装洞从引(1)16+010向后施工，主机组装洞桩号为引(1)16+010～16+085，长度75m，净高为25.2m，后配套组装洞桩号为引(1)16+085～16+175，长度90m，高度21.8m。主机组装洞采用钢筋混凝土岩壁梁形式，布置100t×2、40t×2桥吊各一台，后配套组装洞采用钢梁钢柱形式，增加布置40t×1、20t×1桥吊各一台。该方案既能满足TBM主机和部分后配套台车同时进行组装的要求，出发洞到连续皮带机卸料点位置的距离也满足TBM整机和连续皮带储带仓以及连续皮带驱动部分的安装要求，还兼顾了对组装净空和桥吊设备对安装及运行空间的要求。
　　初期支护参数：喷射混凝土：C25混凝土，厚度15cm。系统锚杆：拱顶为Φ32(6m)预应力中空注浆锚杆，梅花形布置，间排距1m×1m(Ⅳ类)/1.5m×1.5m (Ⅲ类)；边墙为Φ28(6m)普通砂浆锚杆，梅花形布置，间排距1m×1m(Ⅳ类)/1.5m×1.5m (Ⅲ类)。钢筋网：?6.5，网格间距15cm，边墙和顶拱全部铺设。
　　组装洞岩壁梁结构：主机组装洞，采用C25钢筋混凝土结构，墙体厚65cm，竖向钢筋采用Φ22螺纹钢，间距30cm，纵向钢筋采用Φ16螺纹钢，间距30cm，横向拉筋采用Φ10圆钢，间距30cm，托梁采用C30钢筋混凝土。后配套组装洞，采用钢梁、钢柱结构。钢柱间距9m，钢梁和钢柱均采用14mm厚的钢板加工，钢梁尺寸为100cm×50cm(高×宽)，钢柱尺寸为50cm×50cm(高×宽)。
2.3 1#TBM组装洞施工方案
2.3.1 总体方案
　　开挖：采用钻爆法施工，人工手持YT-28手风钻钻孔，无轨自卸汽车出渣。首先在导洞阶段从下半断面开挖，向上爬坡至上半断面；进入过渡段后，按照过渡段拱顶过渡的坡度，进行上导洞开挖；进入组装洞后，水平进行上导洞开挖；完成上导洞开挖及支护后，进行导洞扩挖及下断面开挖支护。支护开挖到位前为临时支护，紧跟掌子面，保证施工安全。
　　支护：系统支护紧跟工作面，采用三臂台车钻孔，人工安装锚杆，机械注浆，人工挂网，湿喷机喷射混凝土。
2.3.2 施工顺序
　　由于2#引水隧洞采用钻爆法开挖已超前11^#引水隧洞，从2#引水隧洞引(2)16+038m向11^#引水隧洞引(1)15+998m开挖2#横通道，断面尺寸为8mx8.4m(宽×高)；从21^#引水隧洞引(2)16+119m向11^#引水隧洞引(1)16+100m开挖1#横通道，断面尺寸为8×10.95m(宽×高)。
　　从1^#引水隧洞引(1)16+175m处垫渣向上爬坡开挖至后配套组装洞室顶部，桩号为引(1)16+133m。
　　从1^#引水隧洞引(1)16+010m、引(1)16+133m处分别按TBM主 机组装洞室、TBM后配套组装洞室断面进行压顶开挖，使该段拱顶部位符合设计尺寸，同时一次性完成顶部支护。
　　从1^#引水隧洞引(1)16+010m、引(1)16+133m处进行两侧上导坑边墙开挖，开挖时前后错开约50m，同时完成系统支护。
　　从1^#引水隧洞引(1)16+010m、引(1)16+100m处分别开始向下游，上游开挖中层导坑及两侧边墙，同时完成边墙系统支护。
　　从1^#引水隧洞引(1)16+010m、引(1)16+100m、引(1)16+236m处分别开挖下层导坑及两侧边墙，同时完成边墙系统支护。
2.3.3主要项目施工方法
　　1）开挖
　　1^#引水隧洞TBM组装洞室开挖遵循“先导洞、后扩挖，从上至下”的原则；严格按照爆破设计的参数进行钻孔、装药、连线作业，确保达到光面爆破的效果。
　　测量班配备激光断面放样系统，精确进行炮孔放样，所有炮孔参数提前输入仪器；每次放炮后对开挖情况进行分析，根据现场实际分析及时进行爆破参数的调整。
　　导洞施工过程中，当拱顶部位标高开挖到设计标高时，拱顶要与设计开挖线重合，尽量减少扩挖次数。
　　2）锚杆支护
　　施工工艺流程，锚杆孔开孔前做好量测工作，按设计布孔并做好标记，开孔偏差不大于10cm；锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求，局部加固锚杆的孔轴方向与可能滑动面的倾向相反，交角大于45°。
　　孔深度必须达到施工图纸的规定，孔深偏差值不大于±50mm。用高压风冲洗、清扫锚杆孔，确保孔内不留石粉，不得用水冲洗钻孔。
　　砂浆采用高浓度砂浆，配合比通过试验确定，并坚持随拌随用的原则，对超过初凝时间的砂浆做报废处理。
　　预应力中空注浆锚杆孔口用早强砂浆作平整处理，其强度应能承担锚杆张拉的最大荷载。
　　3）喷射混凝土施工
施工方法，采用机械手按湿喷工艺施工。
　　施工要点，选用普通硅酸盐水泥、细度模数大于2.5的硬质洁净砂或粗砂、粒径5～12mm连续级配碎(卵)石、化验合格的拌和用水。
　　4）钢筋网
　　钢筋网在洞外分块制作，运至洞内铺挂，随开挖面铺设，同锚杆固定牢固。钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜，混凝土保护层大于2cm。
3.  1^#TBM组装洞进度控制
3.1 1^#TBM组装洞进度控制措施
　　1）编制详细的进度计划
　　监理工程项目进度计划，依据其在监理工作中的作用，分为控制性进度计划和实施性进度计划。控制性进度计划由监理单位编制。并在编制施工总进度计划的同时，编制监理工程项目资金使用计划、材料设备供应计划和图纸供应计划。由监理单位编制的控制性进度计划有：监理工程项目总进度计划及网络图；监理工程项目的年度、季度计划及网络图。必要时可编制月进度计划。
　　2）实施性进度计划的审批
　　施工单位应根据合同文件、设计文件、现场自然条件及施工水平，编制详细的施工总进度计划，于项目开工前28天报送监理单位审查。
　　各单项工程（合同内项目）开工前21天，施工单位应向监理单位报送单项工程施工计划。
　　3）施工进度计划执行中的检查、监督与协调
　　监理单位应对审查批准的施工进度计划执行情况进行逐日、逐周的跟踪检查与监督。其方式主要有现场巡视、施工资料的调阅与审查、召集现场信息交流会和进度协调会等。
　　4）施工进度计划的分析与调整
　　由于各种原因，致使施工进度计划（指实施性进度计划），在执行中必须进行实质性修改（指对控制项目及其工期的修改）时，施工单位须在修改计划实施前报送监理单位审批。
　　监理单位对工程实施性进度计划进行检查时，如发现有进度拖后现象或可能性，可及时通知施工单位采取措施。必要时监理单位向施工单位提出修改计划的指令，包括管理、投入、进度、甚至工期的修改和调整。由施工单位调整修改后报监理单位审批，并按规定转报业主单位。
3.2 1^#TBM组装洞进度工期评价
　　1^#引水隧洞TBM施工时段较长，将TBM施工分为三个阶段：TBM试掘进前的工期，TBM试掘进，TBM正式掘进。TBM组装洞的施工监理属于TBM试掘进前的部分，下面主要介绍1^#TBM组装洞工期分析和研究：
　　1）、根据合同文件发布中标通知书日期为2007年8月10日，签订合同日期及监理工程师发布开工令日期皆为2007年8月18日，晚于承包人投标文件中的施工开始准备日期。根据合同文件《投标文件澄清备忘录》，不因中标通知书、合同签订日期或监理人发布的开工日期延迟而改变各节点目标，延误0天。
　　2）、组装洞施工：因TBM供货商罗宾斯（robbins）公司要求、业主要求及因施工中揭露的地质情况，组装洞方案经过多次讨论、调整，地质原因影响工期43天，承包人导洞施工影响工期30天，因组装洞方案变更影响工期17天。
　　3）、TBM设备到货影响直线工期15天，竖直下支撑延迟到货，影响时段2008年4月1日~2008年4月15日，发包人原因影响15天。
4. 1^#TBM组装洞投资控制
4.1组装洞变更产生的原因和背景
　　1^#引水隧洞TBM组装洞由原设计长80米、宽16.2米、高23.5米。由于TBM供货商对净空要求、组装方案的变化和地质等原因，经多次磋商和调整最终确定16+175~16+010段为组装洞位置，全长165米，其中主机组装洞长75米、宽17.6米、高25.2米，后配套组装洞长90米、宽16.4米、高21.8米。
4.2组装洞变更的内容
　　由于主机组装洞断面变大，增加引水隧洞石方洞挖、引水隧洞洞内支护工程量，衬砌混凝土和灌浆工程量。
4.3 .组装洞变更审核特殊内容说明
　　1）变更项目需要调整合同价格时，按《专用合同条款》的变更处理原则确定其单价或合价。
　　2）计价的基础价格、费率均按形成合同价的基础价格和费率计算，并参照类似定额水平，由监理人与承包人协商确定新的单价，并报发包人审批。
　　3）施工合同中一般项目为总价承包项目，不再单独支付一般项目费用。
5. 结束语
　　锦屏二级水电工程1^#引水隧洞TBM组装洞的施工监理更接近于一般中小型水电工程地下厂房，从TBM组装洞设计方案变更到施工方案的调整，可见锦屏二级水电工程引水隧洞地质条件的特殊性，及采用TBM设备进行全断面掘进的困难程度也是可见一斑。但是，通过组装洞开挖、支护、混凝土、金属结构和TBM设备组装工程的施工监理，整体施工质量满足相关规程规范的要求，常规工作保证了施工进度，为锦屏二级水电工程1^#引水隧洞的正常投产起到了承上启下的作用。目前，锦屏二级水电工程引水隧洞已全部贯通，TBM全断面掘进机在锦屏也发挥应有的作用。 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/sklw/slgc/249067.html