浅析阴坪水电站钢罩气垫式调压室施工技术

苏 小 明

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 成都 610072)



浅析阴坪水电站钢罩气垫式调压室施工技术

苏 小 明

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

钢罩气垫式调压室在我国为特色工程技术，工程为地下埋藏式结构，属于自然绿色环保科技。自平武自一里电站(亚洲第一)开工建设以来，阴坪水电工程为火溪河流域科技创新的第三座创新型水工建筑物，通过一次次的科技创新，该项技术在国内越来越成熟，并在后来的其它项目建设中得到了进一步发展。

机械化；闷罐；双台车方案；钢罩气垫式调压室；施工技术

1 工程概述

该工程为试验应用型科技攻关项目，设计院对该水电站再次进行了创新型设计：将气垫式调压室设置在引水隧洞内侧(自一里电站设置在外侧)；对开挖岩面的结构设计作了进一步调整：在气室迎水面增加钢罩保护，然后在气室纵轴线方向设置钢筋混凝土现浇拱并进行等分，各拱段预留间隙作为平压腔，最后在其内设置平压孔以满足建筑结构的运行工况要求。

该工程调压室由气垫式调压室交通洞(以下简称调交洞)、调交洞上游段压力管道、引水隧洞(引)8+926～(管)8+994.506段、气室连接隧洞、气室及气室施工支洞组成。

根据该电站枢纽建筑物交通及实施阶段种种环境因素综合考虑，设计了气垫式调压室交通洞，兼作压力管道及引水隧洞(本标段)施工支洞。由于气室为引水隧洞特大断面洞室，施工难度可想而知。根据工程枢纽布置特点：调交洞开挖完成后，须开挖调交洞上游段压力管道及8+994.506～(引)8+926段隧道进入气室进行工程施工；气室工程地处引水隧洞顶拱之上(相对于气室连接隧洞入口顶拱高程)，设计在气室入口以9%的坡度反卧至其底板设计高程；坡陡、断面大，加之旁洞气室与引水轴线呈大角度相交。鉴于以上施工条件，设计为“闷罐”作业成为必然。

根据建筑物布置形式且因该工程为短洞室(气室连接洞长26.5 m)连接，由于开挖尺寸庞大(长×宽×高为100 m×12 m×17.3 m，未含槽挖工程量)，为满足工程安全及发电目标要求，其施工方案由三部分合成：(1)工程底部中导洞开挖完成后，作为中下部的出渣通道；(2)在气室终端上游侧上部开设施工支洞，采取机械开挖支护；(3)钢罩采用双台车安装方案。

2 确立开挖方案

2.1 原施工方案

气室连接隧洞开挖完成后，以该开挖断面为中导洞继续掘进，利用人工自制钢构件钻机平台采用YT-28手风钻对开挖全断面造孔，实施全断面光面爆破。但随着掘进深度的增加，若要达到终端墙拱顶，其垫渣坡面将呈现出越来越陡的局面。通过一层层压顶垫渣，翼口开挖终于完成，上部反向扩挖工作面最终形成。

自底板交通槽口开始，随着槽深的增加，垫渣坡道高差一步步加大，工作面上来来往往的人员须通过爆破后的扩挖工作面、在人工搭设的脚手架上进行安全处理及钻孔爆破作业。由于其为爆渣通道，且为由下向上实施高空作业，加之施工热源堆叠(如爆破、施工设备等)，严峻的施工安全形势与日俱增，呈缓慢的状态维持着掘进速度，施工进展曾一度出现半停工状态。

2.2 调整方案后继续施工

鉴于原开挖方案与工程建设构想存在较大差距：工程进展缓慢，大型洞室开挖设备闲置，开挖的大量准备工作无法靠机械辅助完成；施工人员在洞渣坡道上来来往往(且须经由开挖撑子面)搬运施工材料，存在较大的安全威胁，加之开挖空间水雾侵扰，导致施工进展雪上加霜，伴随着地质构造带的影响，工程进展一度出现停滞不前的状态。后经参建方多次现场查验并在专题会上一致讨论通过，对气室开设施工支洞，发挥项目部两臂钻在工程中的钻爆优势进行气室边顶拱开挖支护及平压腔造孔作业，至此，举步维艰的施工态势彻底得以改变。

根据工程安全、质量、进度、施工通风条件及环境职业健康需要，工程交通条件严重不足且开挖程序不符合规范要求，经参建方多次会商确定：增设气室施工支洞。通过该方案的实施，工程施工各要素(安全、质量、进度、通风及职业健康)得到了全面改善，预计的关键工期成为现实生产力；气室施工支洞的形成，不仅改善了工作面的安全文明施工环境，而且展开了工作场地，创建了气室边顶拱开挖支护机械化施工通道，生产效率得到了空前提高，形成了产能最大化的作业平台。

3 开挖程序

3.1 无支洞组织施工

首先完成气室中导洞的开挖，然后从头开始扩挖，扩大开挖区净空，抬高开挖线路地面高程，满足其线路终端顶拱翼口开挖的需要，从而形成顶拱反扩工作面。气室顶拱分两次爆破完成，首先完成开挖区大面光面爆破，然后对顶拱预留保护层实施光面爆破。下部边墙保护层按3 m高一层、人工手持YT-28手风钻造孔，逐层实施光面爆破；最后采取手风钻对气室底板进行保护层开挖。整个气室周边保护层开挖均坚持浅孔、密孔、小药量、多循环、弱爆破的施工原则，以确保开挖面的成型质量。

3.2 有支洞组织施工

在艰难的施工进程中完成了过半的顶拱扩挖之后，新开设的施工支洞贯通并进行了施工程序调整：在继续开挖之前，首先在完成顶拱全面系统支护后恢复了开挖面的掘进工作；改人工开挖为机械化配套作业，改下部开挖通道为上部通道，必须坚持由上而下的开挖顺序；连接洞仅为出渣通道。

4 钢罩施工

设计人员沿气室洞身方向对边顶拱岩面(一期锚喷支护之后)采取了钢筋混凝土衬砌(衬厚0.7 m)，同时在其间加设了平压腔(设计宽度为1 m，其内平压孔入岩深度为6 m)，平压腔间净距为3.8 m，平压腔间的拱段为单层钢筋混凝土结构；钢衬(在气室中俗称“钢罩”)被火溪河流域梯级电站中第二座气室所采纳，其安装高程位于底板结构高程以上2 m的边墙处。待底板混凝土浇筑随即完成所有钢罩基础混凝土施工之后开始钢罩批量钢板的安装，具体安装程序为：边墙钢板-边墙混凝土浇筑-平压腔边墙钢板-顶拱及平压腔拱脚连接钢板安装-顶拱混凝土浇筑-平压腔顶拱钢板安装。

进行气室顶拱钢板安装前，钢罩安装方案讨论会会商结果是气室顶拱钢筋领先安装，自卷扬机卸车位(无槽口段底板中心位置)至气室入口依次进行钢筋安装，顶拱钢板跟进安装。在钢筋领先方案实施过程中，由于安装钢筋网后的气室顶拱增加了钢板安装难度，况且土建专业高空进行钢筋安装存在诸多不便，经参建各方专题会讨论通过，需对既定方案进行调整：气室顶拱钢板在气室卸车位完成拼装后，将其顶拱钢筋网直接安装在钢拱上，实施钢拱和钢筋网联合吊装方案。相邻两钢拱安装完成后，必须进行平压腔拱脚加固钢板的安装，以防止混凝土浇筑后发生钢板错位变形。此方案实施后，简化了施工程序，提高了施工进度。方案修改说明：气室钢拱上的钢筋网须在拱脚预留钢筋网缺口，为金结专业提供钢拱安装空间。钢拱安装完成后，进行拱脚钢筋网预留缺口钢筋网安装，并严格按照规程规范要求完成所有工序的焊接任务。

钢罩安装方案专题会决定采用双台车方案(工程任务、设备等分工不分家)，以金结专业为主，土建专业为辅，在钢罩大件安装过程中辅助金结专业并穿插完成控制性工序，在此期间，以充分发挥龙头专业的拉动优势，促使工程任务又好又快向前发展。

5 问题与建议

在类似的工程建设中，除了要对组织施工超前布局，还应加强与参建各方的往来函件及面对面沟通，力争在工程建设期间占据主动地位。为确保引进项目的工程建造质量，尤其是像气垫式调压室这样的国内外先进科研项目，应从工程管理措施、施工手段出发来确保关键项目的运行质量，从而决定其运行工况。

在开挖此类庞大洞室时，对于工程进场交通条件应给予满足，新增交通洞可兼作通风洞。如此考虑的思路类似于地下厂房开挖方案；对于此类靠引水主洞分支的施工路线宜考虑主洞、施工支洞并重，在偶遇突发地质情况时，应考虑施工支洞掘进优先；鉴于钢拱侧面木模安装工作量较大，是否可以采取在钢拱两侧增设其等厚钢板替代木模板亦是值得继续探究的问题。

为推动项目施工又好又快向前发展，在立足于自身发展的基础上，加强与相邻专业的技术交流与技术合作，做到互相之间同时出拳，同时发力，让技术交流成果得以推广应用，真正实现批量产销，走共嬴共同发展之路。

[1] 康世荣，等.水利水电工程施工组织设计手册[M].北京：中国水利水电出版社.1996.

[2] 水利水电工程施工组织设计规范，SL303-2004[S].

(责任编辑：李燕辉)

2016-08-15

TV7;TV52;TV554

B

1001-2184(2016)05-0010-02

苏小明(1969-)，男，四川射洪人，高级工程师，学士，从事水电工程施工技术与项目施工管理工作.