缅甸THA-HTAY水电站竖井与闸室贯通施工技术分析

温丛格，温振磊，杨康雯

（1．郑州科技学院，河南 郑州 450064；2．中国葛洲坝集团第六工程有限公司，云南 昆明 650000）

缅甸THA-HTAY水电站竖井与闸室贯通施工技术分析

温丛格1，温振磊2，杨康雯2

（1．郑州科技学院，河南 郑州 450064；2．中国葛洲坝集团第六工程有限公司，云南 昆明 650000）

针对缅甸THA-HTAY水电站工程特点及其竖井与闸室贯通施工方案，探讨了竖井下部及中心段导流洞的加固处理，贯通段的开挖、支护、混凝土衬砌等施工工艺。

缅甸；THA-HTAY水电站；粉质泥沙岩；大型竖井；闸室；贯通技术

0 引言

缅甸THA-HTAY水电站工程位于缅甸西南部若开邦港口城市丹兑市（Thandwe）东北方向30 km 的THA-HTAY河上，主要建筑物有导流洞、竖井、闸室、大坝、溢洪道、厂区枢纽等。该工程导流洞、竖井及闸室的开挖、支护及衬砌等工程的施工工期设计为30个月。其中，竖井及闸室的施工是影响工程工期的关键环节。由于工程区属粉质泥沙岩地带，地质条件较差，为应对此种不良地质状况，竖井及闸室均设计了1 m厚的初期衬砌混凝土。开挖及临时支护完成以后，初期衬砌立即跟进。笔者试对其竖井与闸室的贯通施工技术进行探讨，以期为粉质泥沙岩地带大型竖井与闸室施工提供参考。

1 工程概况

1．1 工程设计概况

该工程在THA-HTAY河右岸设计了2条导流洞，原地形为凸岸。1#导流洞长710m，马蹄形断面，最大洞径为10m，进水口底部设计高程为8．00m，出水口底部设计高程为6．96m，只作导流用，后期封堵。2#导流洞长600m，正圆形断面，洞径为10m，进水口底部设计高程为11．0m，出水口底部设计高程为6．24m，前期与1#洞一起导流，后期改造为引水发电洞。竖井及闸室为2#导流洞的附属结构物。其中，竖井高为72m，洞径为16．0m，中心桩号为2#0+179．17m，顶部设计高程为91．5m，底部高程为19．5m。闸室位于2#导流洞2#0+157．17m～2#0+201．17m洞段，处于竖井正下方。闸室顶部高程为19．5m，底部高程为10m，宽为10m。

1．2 竖井及闸室的围岩状况

竖井上部主要为中度风化的坚硬沙岩与强风化的粉质泥岩，沙岩与粉质泥岩交错分布。竖井下部及闸室主要为强风化的粉质泥岩与少量坚硬沙岩，围岩散碎，裂隙发育，围岩含水处于饱和状态。在闸室中心靠上游侧，一条大约20m的断层破碎带横贯闸室与竖井下部。断层破碎带方向与2#洞轴线夹角约为60°～80°，与水平面夹角约为50°。在此种地质条件下，爆破孔钻孔时，易发生塌孔；爆破之后，易形成软岩超挖、硬岩欠挖，不同部位的应力释放产生差异，不利于应力重分布，因而产生不同程度的掉块或局部坍塌，导致开挖成型差、成洞相对困难，施工难度大；初期支护以后，围岩变形大，且长期不收敛，局部地段4～6个月不能趋于稳定。

2 施工方案

2．1 整体布局

本标段工作面情况为：（1）1#导流洞开挖支护阶段，进出口各设一个工作面；混凝土衬砌阶段，进出口各设一个工作面。（2）2#导流洞开挖支护阶段，进出口各设一个工作面。其中，进口工作面掘进至闸室段时，仅施工一个小导洞，过闸室段后，掘进断面按照导流洞正常开挖支护断面推进。混凝土衬砌阶段，进出口各设一个工作面。其中，进口工作面的施工仅限于从进水口至闸室段。（3）2#导流洞贯通以后，开始闸室段扩挖，上、下游各设一个工作面。（4）竖井自上而下进行开挖支护及初期混凝土衬砌，与导流洞同步施工，待竖井与闸室贯通后，自闸室向竖井（自下而上）进行永久性混凝土衬砌。

2．2 贯通部位分层分幅

竖井与闸室贯通部位高程段为EL24m～EL15m，所处2#导流洞桩号为2#0+170．67 m～2#0+186．67 m段。在高程方向上的分层分幅情况如表1所示，各层分幅示意图如图1所示。

表1 竖井与闸室贯通部位高程方向上分层分幅表Tab.1 Elevation layered sub-table of shaft and chamber cut-through section

3 竖井与闸室贯通部位施工工艺

3．1 竖井下部及中心段导流洞加固处理

竖井施工至高程24 m时，下部闸室上、下游初期衬砌混凝土分别浇筑至 2#0+170．67 m和 2#0+ 187．67 m桩号。导流洞顶部高程为20 m，覆盖层厚为4 m。为确保导流洞顶部稳定安全，在施工竖井（高程为24～22．7 m段）前，对竖井下部及闸室导洞进行加固处理。在竖井27 m高程处，施工8根1 000 kN锚索。锚索环向平均分布，长度为34 m，水平夹角为15°。闸室导流洞在原有初期支护工字钢上进行加固。具体加固措施为：在原有拱架处，安装竖向H150工字钢，间距为1．5 m；安装纵向H150工字钢，间距为2m。所有工字钢连接采用满焊焊接。

图1 竖井与闸室贯通部位各层分幅示意图Fig.1 Each layer sub-table of shaft and chamber cut-through section

3．2 贯通段施工

贯通部位的施工逐幅逐层进行。每幅施工程序为：爆破钻孔—爆破—出渣—素喷混凝土（δ=5～10 cm）—测量放样—拱架及钢筋网施工—锚杆施工（L=6 m、9 m）—锚筋桩施工（L=20 m、12．5 m）—喷混凝土（δ=20 cm）—测量放样—绑扎初期衬砌钢筋—安装初期衬砌模板—校核模板—浇筑混凝土（强度等级为C30）。

3．2．1 开挖

开挖采用爆破法进行，其具体步骤为：（1）由测量人员确定爆破孔钻孔位置。钻孔位置距设计开挖线处，预留20 cm保护层。（2）采用YT28手风钻进行钻孔。钻孔深度及角度按照实际分层高度及开挖断面确定。（3）进行装药、联网、爆破。装药完成后，用黏土将爆破孔塞好。联网后，检查联网电路是否通畅。爆破采用松动爆破方式，按照“多打孔，少装药”的原则［1～2］，1 m3岩石装炸药小于1 kg，并且分多段位（3段位及以上）爆破。（4）排险修边。爆破之后，采用小型反铲排险修边。（5）出渣。用自卸汽车将石渣运至指定渣场。贯通部位未达到下部出渣条件时，出渣通道为竖井，用反铲挖渣，用自制出渣篓装渣，用履带吊垂直运输，吊出后装卸至自卸车上，运至渣场堆放。贯通部位下部达到出渣条件时，直接在2#导流洞进口进行出渣。

3．2．2 临时支护

针对散碎沙岩、粉质泥岩遇水极易膨胀崩解和容易掉块的特性，在贯通段，每个爆破揭露循环之后，及时对开挖面喷5～10 cm厚的C20混凝土，进行封闭固结，避免长时间暴露开挖面围岩。

3.2.3 系统支护

竖井及闸室贯通段围岩自稳能力差，同时开挖断面较大、跨度大，为有效限制变形，主要采用钢拱架、挂网喷射混凝土、系统锚杆进行支护。

（1）拱架及钢筋网。钢筋网及拱架自岩面至内安装顺序为钢筋网+钢拱架+钢筋网+钢拱架+钢筋网。钢筋网参数为Φ12 mm＠150 mm×150 mm，共3层。钢筋网每个节点都要焊接牢固。钢拱架参数为H150，间距为0．5 m，接头采用M16高强螺栓连接，并满焊焊接，以确保拱架连接牢固。在钢拱架安装过程中，拱背与围岩的间隙用钢楔楔紧，拱架尽量与围岩面贴紧。

（2）系统锚杆。采用YT28手风钻进行钻孔，孔深为6 m，孔径为42 mm。孔体应与岩面尽量垂直，钻孔角度偏差不大于10°。钻孔完成后，用高压风将孔内岩屑吹出孔外。因本段围岩破碎、易塌孔，钻孔完成后，及时安装锚杆杆体。锚杆直径为30 mm，长度为6 m，间排距为75 cm×100 cm，间隔布置。靠近拱架处，锚杆端头20 cm冷弯90°，并与拱架焊接，其余锚杆外露95 cm，埋入初期衬砌混凝土中。锚杆安装前，将事先备好的水泥药卷在清水中浸泡2～3 min后，立即用竹竿或锚杆将药卷塞进孔内（根据钻孔直径，填塞药卷量为0．92 kg/m）。然后，采用人工安装、风镐辅助的方法将锚杆杆体插入孔内［3］。

（3）喷射混凝土。采用干喷法进行喷射。混凝土强度等级为C25，喷射厚度为30 cm。喷射混凝土时，喷嘴呈螺旋轨迹运行，其运行速度应保持均匀，并保证喷嘴口距离受喷面1～1．5 m，喷射料束基本垂直于受喷面。混凝土中的速凝剂按照其水泥掺量的5%～8%进行控制，速凝剂应与喷混凝土材料拌和均匀。喷射混凝土终凝2 h后，对混凝土面进行洒水养护，并在7 d内使混凝土面保持湿润状态。

3．2．4 加强支护

为了确保贯通段稳定，混凝土喷射完成之后，安装锚筋桩进行加强支护。安装锚筋桩时，采用YG80钻机进行钻孔，孔深为20 m或12．5 m，孔直径为200 mm。锚筋桩施工高程分别为23 m、21 m、19 m、17 m、15 m，环向布置，间距为2 m，施工外露50 cm，其余埋入初期衬砌混凝土中。在沿导流洞轴线上下游幅面处布置长度为20 m的锚筋桩，在闸室左右两侧幅面布设长度为12．5 m的锚筋桩。锚筋桩由直径为30 mm的钢筋制作而成，单根锚筋桩为3×Φ30mm钢筋，钢筋接头处以满焊焊接，焊接长度不小于30倍钢筋直径。锚筋桩安装完成后，灌注0．5水灰比的水泥浆，直至回浆管的回浆浓度与进浆浓度相同时为止。

3．2．5 初期混凝土衬砌

支护完成之后，进行初期混凝土衬砌（浇筑C30混凝土1m厚）。初期混凝土绑扎2层钢筋，内外各1层，参数为2×Φ20 mm＠200 mm×200 mm，箍筋参数为Φ12＠500 mm×500 mm。安装P1015及P3015模板，初期衬砌钢筋保护层厚5 cm。待验收合格后，进行浇筑（泵送入仓）。

4 结语

（1）在粉质泥沙岩地带进行大型竖井与闸室施工时，采取短进尺、弱爆破、合理分层分幅的开挖方式，能有效控制围岩坍塌掉落。

（2）贯通部位施工时，采取科学合理的加强支护措施，对下部围岩稳定很有帮助。

（3）从锚杆拉拔实验数据来看，对锚杆采取塞填水泥药卷的工艺能达到设计要求，合格率远远高于锚杆注浆。

（4）根据围岩实际情况，对贯通部位采取科学合理的分幅，是顺利贯通的关键。

［1］ GB 50086-2001，锚杆喷射混凝土支护技术规范［S］．

［2］ 于书翰．隧道施工：地下工程与隧道工程专业用［M］．北京：人民交通出版社，1999：178-203．

［3］ 赵志刚，赵勇．隧道隧洞施工地质技术［M］．北京：中国铁道出版社，2001：98-110．

[责任编辑 杨明庆]

Analysis on Burma THA－HTAY Hydropower Station Shaft and Chamber Cut－through Construction Technique

Wen Congge1，Wen Zhenlei2，Yang Kangwen2
（1．Zhengzhou University of Science&Technology，Zhengzhou 450064，Henan，China；2．The Sixth Engineering Company of China Gezhouba Group Co．，Ltd，Kunming 650000，Yunnan，China）

According to the Burma THA-HTAY hydropower station construction features and the surrounding rock condition of shaft and chamber，it analyzes its shaft and chamber cut-through construction scheme，discusses the reinforcement treatment of shaft bottom and center section pilot tunnel，the excavation，support，concrete lining and other construction technology of cut-through section．

Burma；THA-HTAY hydropower station；powder siltstone；large-scale shaft；chamber；cutthrough technique

TV73

A

10．13681／j．cnki．cn41-1282／tv．2017．02．001

2017-01-16

温丛格（1987-），女，河南周口人，助教，硕士，主要从事高校土木工程专业教学与研究工作。