馬增翼，黎文海，李曉軍

（1.中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司曲靖分公司，云南 曲靖 655000；2.四川華電瀘定水電有限公司，四川 瀘定 626100）

瀘定水電站引水調(diào)壓室為長(zhǎng)廊阻抗式結(jié)構(gòu)，最大開(kāi)挖尺寸為260 m×22 m×75.4 m （長(zhǎng)×寬×高）， 石方井挖量近30萬(wàn)m3。調(diào)壓室中部有一16 m寬的巖墻相隔，巖墻頂部高程1 402.5 m，調(diào)壓室交通洞（兼通風(fēng)補(bǔ)氣洞）與巖墻相接。巖墻將調(diào)壓室1 402.5 m高程以下分為1號(hào)調(diào)壓室和2號(hào)調(diào)壓室。調(diào)壓室流道斷面頂高程1 414.40 m，非流道斷面頂高程1 400.4 m，流道與非流道頂拱高差達(dá)14 m，高低拱之間采用斜拱過(guò)渡；流道底板高程1 339 m，非流道底板高程1 357.42～1 350.6 m。調(diào)壓室體形類似飛機(jī)翅膀造型。調(diào)壓室上游邊墻與1、2號(hào)引水隧洞相連，下游邊墻與1～4號(hào)壓力管道相接。

調(diào)壓室為埋藏式，垂直埋深85～160 m，水平埋深90～110 m，所處位置山體雄厚，圍巖巖性為閃長(zhǎng)巖，巖石堅(jiān)硬，巖體微風(fēng)化～新鮮，部分為弱風(fēng)化下段，裂隙較發(fā)育，完整性較差，頂拱、中隔墻局部為Ⅳ類圍巖，裂隙與不利結(jié)構(gòu)面組合可能形成不穩(wěn)定塊體，不利于頂拱及高邊墻穩(wěn)定。

1 施工通道規(guī)劃研究

在傳統(tǒng)的調(diào)壓室 （井）施工中，受施工通道、結(jié)構(gòu)體形限制，多以井挖方案為主，但瀘定水電站調(diào)壓室規(guī)模宏大，開(kāi)挖支護(hù)工程量大，工期緊，如采用井挖方案施工成本極高，也無(wú)法滿足進(jìn)度要求，因此采用平層開(kāi)挖方案，設(shè)備直接進(jìn)入工作面將渣料直接外運(yùn)勢(shì)在必行。技術(shù)人員針對(duì)如何滿足平層開(kāi)挖方案展開(kāi)了多方案論證研究，分別提出了3條施工支洞+挖除部分巖墻方案、4條施工支洞+2次穿墻 （穿中隔墻）方案、4條施工支洞+1次穿墻+1次拉槽降坡方案、5條施工支洞方案。統(tǒng)籌考慮工期、投資、進(jìn)度、洞室穩(wěn)定以及混凝土施工等因素，最終決定采用4條施工支洞+1次穿墻+1次拉槽降坡方案，即布置4條施工支洞，1個(gè)穿墻洞，1號(hào)施工支洞底板拉槽降坡，1號(hào)調(diào)壓室上游半幅開(kāi)挖與底部施工通道連通的總體方案。施工支洞布置上，均由調(diào)壓室端墻或靠近端墻的邊墻進(jìn)入調(diào)壓室，以利于調(diào)壓室高邊墻穩(wěn)定。穿墻洞使用完成后，下挖前立即對(duì)穿墻洞實(shí)施封堵，降低對(duì)中隔墻的不利影響。

2 施工通風(fēng)研究與實(shí)踐

2.1 通風(fēng)規(guī)劃

根據(jù)各階段施工計(jì)劃的形象面貌，調(diào)壓室施工通風(fēng)分三期進(jìn)行。頂層3個(gè)工作面連通以前為一期通風(fēng)，頂層斜拱貫通至與底部通道貫通之間的階段為二期通風(fēng)，調(diào)壓室與底部通道貫通后為三期通風(fēng)。一期獨(dú)頭工作面施工期間，分別對(duì)1號(hào)施工支洞工作面、交通洞工作面、2號(hào)施工支洞工作面采用正壓通風(fēng)，二期通風(fēng)采用負(fù)壓通風(fēng)，調(diào)壓室與下部壓力管道、引水隧洞及調(diào)3、4號(hào)施工支洞貫通后，利用通道高差，低進(jìn)高出，以自然通風(fēng)為主，負(fù)壓通風(fēng)為輔。

2.2 二期通風(fēng)規(guī)劃與布置

（1）負(fù)壓通風(fēng)原理。布置在空間一面墻壁上的負(fù)壓風(fēng)機(jī)把室內(nèi)的空氣抽出一部分，導(dǎo)致室內(nèi)空氣壓力瞬時(shí)小于大氣壓或常態(tài)壓力，在空間的另一面（往往是安裝負(fù)壓風(fēng)機(jī)的對(duì)面）開(kāi)有進(jìn)風(fēng)口，外界空氣在大氣壓力作用下自動(dòng)進(jìn)入空間，在空間內(nèi)形成定向、穩(wěn)定的氣流帶，這種通風(fēng)通常稱為負(fù)壓通風(fēng)。它的特點(diǎn)是氣流定向、穩(wěn)定，與外界貫通而不是在空間中的內(nèi)循環(huán)。

（2）二期通風(fēng)風(fēng)道布置。利用調(diào)壓室交通洞洞身及1、2號(hào)施工支洞 （均為城門洞型）作為進(jìn)風(fēng)風(fēng)道，在2號(hào)調(diào)壓室斜拱增設(shè)連接洞與PD8探洞連通作為出風(fēng)通道。通風(fēng)通道特性見(jiàn)表1。

（3）二期通風(fēng)量計(jì)算。地下洞室通風(fēng)量根據(jù)施工人員所需新鮮風(fēng)量、稀釋爆破氣體所需風(fēng)量以及沖淡柴油設(shè)備出渣時(shí)排放尾氣所需風(fēng)量來(lái)確定。經(jīng)計(jì)算，二期通風(fēng)階段實(shí)際需風(fēng)量為3 211 m3/min。

（4）二期通風(fēng)設(shè)施布置。根據(jù)通風(fēng)量計(jì)算成果，在通風(fēng)平洞即PD8探洞內(nèi)布置1臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)向洞外負(fù)壓排風(fēng)，排出調(diào)壓室內(nèi)的污濁空氣，利用調(diào)壓室交通洞及兩條施工支洞作為進(jìn)風(fēng)通道。

表1 各通風(fēng)通道特性

（5）風(fēng)機(jī)選型。通風(fēng)機(jī)的主要參數(shù)有電機(jī)功率、轉(zhuǎn)速、風(fēng)量、風(fēng)壓等，由于風(fēng)機(jī)布置在探洞出口，直接向大氣排風(fēng)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率高，風(fēng)阻力小，風(fēng)壓要求較低；通風(fēng)效果取決于通風(fēng)流量，要求風(fēng)量大，在滿足上述條件下功率越低越經(jīng)濟(jì)。按照上述原則，經(jīng)過(guò)篩選，最終選用南昌風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的K40（C）-18型風(fēng)機(jī)， 排風(fēng)量為7.4萬(wàn)～19.6萬(wàn)m3/min，功率僅為37 kW，風(fēng)量是常規(guī)軸流通風(fēng)機(jī)的10余倍，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕，不足3 t，外鋼圈可以按要求加工成兩瓣，便于在邊坡上運(yùn)輸、安裝。

（6）改善通風(fēng)散煙效果的其他措施。為避免氣流紊亂，在通風(fēng)平洞與連接洞岔口位置設(shè)置堵頭，防止交通洞內(nèi)新鮮空氣經(jīng)探洞 （探洞末端與交通洞貫通）直接排出形成 “短路”。在調(diào)壓室交通洞等進(jìn)風(fēng)通道內(nèi)經(jīng)常灑水，保持路面濕潤(rùn)，避免洞內(nèi)揚(yáng)塵“被吸入”調(diào)壓室。錨索鉆機(jī)造孔過(guò)程中，利用高壓水在孔口實(shí)施噴淋，降低粉塵污染，爆破后對(duì)工作面進(jìn)行灑水降塵。

（7）負(fù)壓通風(fēng)效果評(píng)價(jià)。實(shí)施負(fù)壓通風(fēng)后，各進(jìn)風(fēng)通道內(nèi)進(jìn)風(fēng)明顯，出風(fēng)通道排風(fēng)量較大，調(diào)壓室內(nèi)空氣滿足施工要求，極大地改善了作業(yè)環(huán)境，節(jié)約了通風(fēng)成本，達(dá)到了預(yù)期目的。

3 開(kāi)挖支護(hù)施工技術(shù)研究與實(shí)踐

3.1 開(kāi)挖分層設(shè)計(jì)

頂層開(kāi)挖分層一般統(tǒng)籌考慮施工通道布置以及長(zhǎng)錨桿施工等因素。邊墻錨索工程量大，施工工序多，技術(shù)要求高，施工強(qiáng)度大，成為制約調(diào)壓室下層開(kāi)挖支護(hù)施工進(jìn)度最主要的施工項(xiàng)目。因此，下層開(kāi)挖除考慮施工通道布置外，盡可能結(jié)合錨索分層，利用分層底板完成錨索造孔、下索、注漿等工序，后續(xù)張拉、自由段灌漿及封錨等工序可采用反鏟安裝操作平臺(tái)配合人工進(jìn)行，以減少錨索施工腳手架，加快施工進(jìn)度。此外，開(kāi)挖分層高度應(yīng)充分考慮鉆爆、支護(hù)造孔設(shè)備能力，以及設(shè)備鉆孔有效高度，便于發(fā)揮設(shè)備效率。為利于高邊墻穩(wěn)定，控制高邊墻變形，盡可能采用薄層開(kāi)挖，薄層支護(hù)。按照上述原則，自上而下共分Ⅸ層開(kāi)挖支護(hù)，其中頂層分層高度為9.4 m，最大開(kāi)挖分層高度為10.6 m，下層分層高度與錨索分層一致，為6 m。

3.2 開(kāi)挖施工技術(shù)

頂層采用手風(fēng)鉆造孔，周邊光面爆破，為加快施工進(jìn)度，頂層采用左右半幅開(kāi)挖方式，左右半幅前后錯(cuò)距開(kāi)挖，跟進(jìn)支護(hù)，確保頂拱穩(wěn)定，正常循環(huán)排炮進(jìn)尺控制在3.0 m左右，不良地質(zhì)段排炮進(jìn)尺按1.5～2.0 m控制。調(diào)壓室頂層端墻部位采用手風(fēng)鉆雙向光面爆破，以控制端墻與邊墻及頂拱相交部位的體形。

下層采用液壓潛孔鉆垂直拉槽梯段爆破，周邊預(yù)留保護(hù)層，手風(fēng)鉆水平造孔，光面爆破，正常循環(huán)梯段爆破排炮進(jìn)尺4～6 m，保護(hù)層開(kāi)挖正常循環(huán)排炮進(jìn)尺4.0 m。中隔墻兩側(cè)預(yù)留保護(hù)層手風(fēng)鉆光面爆破。施工支洞、壓力管道、引水隧洞與高邊墻相貫部位均采用先洞后墻方案，在高邊墻下挖前進(jìn)入調(diào)壓室，并完成相貫部位的加強(qiáng)支護(hù)。引水隧洞末端為25 m長(zhǎng)圓變方漸變段，高邊墻底部為方形斷面，跨度達(dá)19.3 m，原設(shè)計(jì)采用徑向錨索加強(qiáng)支護(hù)，后建議按照?qǐng)A變城門洞形斷面開(kāi)挖，高邊墻底部適當(dāng)起拱，通過(guò)加強(qiáng)錨桿支護(hù)確保洞室穩(wěn)定。

3.3 支護(hù)施工技術(shù)

頂拱支護(hù)緊跟開(kāi)挖工作面。頂拱錨桿采用三臂鑿巖臺(tái)車造孔，人工配合反鏟注裝。斜拱部位緩傾角裂隙發(fā)育，為確保頂拱穩(wěn)定，增加12 m預(yù)應(yīng)力錨桿加強(qiáng)支護(hù)，采用鑿巖臺(tái)車造孔，錨固段采用錨固槍注裝早強(qiáng)型錨固劑，桿體采用9 m+3 m鋼筋制作，套筒接長(zhǎng)，錨固段終凝后采用扭力扳手張拉，自由段安裝注漿管在張拉后注漿。噴鋼纖維混凝土由拌和站集中拌制，攪拌車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，麥斯特噴車施噴。

下層按照 “薄層開(kāi)挖、隨層支護(hù)”的總體思路，開(kāi)挖一層支護(hù)一層，上層相應(yīng)部位支護(hù)完成后再開(kāi)挖下一層，在長(zhǎng)度方向上，上層支護(hù)與下層開(kāi)挖適當(dāng)搭接，前后形成臺(tái)階作業(yè)，縮短直線工期。邊墻淺層支護(hù)主要為6、9 m長(zhǎng)砂漿錨桿，錨桿采用古河液壓潛孔鉆造孔，簡(jiǎn)易平臺(tái)車配合人工安裝，鋼纖維混凝土采用麥斯特噴車、小型濕噴機(jī)施噴。深層支護(hù)主要為全長(zhǎng)粘結(jié)性預(yù)應(yīng)力錨索，分端頭錨索與對(duì)穿錨索，采用鋼墊板替代鋼筋混凝土錨墩，鋼墊板與巖面之間采用鋼纖維混凝土找平，邊墻襯砌部位采用噴鋼纖維混凝土替代封錨。開(kāi)挖分層較每層錨索低0.5 m，開(kāi)挖到位后，只搭設(shè)簡(jiǎn)單的腳手架即可進(jìn)行錨索鉆孔作業(yè)，大大加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了施工成本。采用MG-60型錨固鉆機(jī)造孔，在就近的施工支洞內(nèi)搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)編索，人工轉(zhuǎn)運(yùn)至作業(yè)面，采用布袋子止?jié){工藝，注漿7 d后即可實(shí)施張拉，采用YDC240Q型千斤頂單根循環(huán)分級(jí)預(yù)緊，YCW250B型千斤頂整體分級(jí)張拉，OVM錨具鎖定。起初，因錨固段較長(zhǎng)，張拉伸長(zhǎng)量較小，鎖定后錨固力損失較大，后經(jīng)與各方協(xié)商研究，適當(dāng)縮短了錨固段長(zhǎng)度，錨固力損失符合規(guī)范要求。通過(guò)采取上述措施，在實(shí)際施工過(guò)程中，在開(kāi)挖下層之前，完成了上層相應(yīng)部位所有淺層、深層支護(hù)，包括錨索張拉封錨等作業(yè)，有利于控制高邊墻變形。

3.4 施工期安全監(jiān)測(cè)

施工期安全監(jiān)測(cè)是掌握大型地下洞室穩(wěn)定的重要手段，是驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)、指導(dǎo)優(yōu)化施工方案的重要依據(jù)。瀘定水電站調(diào)壓室主要埋設(shè)有多點(diǎn)位移計(jì)、錨桿應(yīng)力計(jì)、錨索測(cè)力計(jì)等監(jiān)測(cè)儀器。

從多點(diǎn)位移計(jì)觀測(cè)成果看，在頂拱開(kāi)挖支護(hù)期間，頂拱位移不明顯，頂拱下一層開(kāi)挖后淺表產(chǎn)生較明顯的正位移，深層位移不明顯，表明隨著下層的開(kāi)挖，淺表巖體產(chǎn)生上拱位移；高邊墻上的多點(diǎn)位移計(jì)受邊墻下挖影響較大，安裝初期位移變化不明顯，隨著邊墻下挖產(chǎn)生正位移，淺表測(cè)點(diǎn)位移較深層測(cè)點(diǎn)位移大，邊墻開(kāi)挖支護(hù)接近尾聲時(shí)邊墻中部位移達(dá)到最大值，接近10 mm，表明隨著調(diào)壓室的下挖，高邊墻產(chǎn)生正向位移，且淺表位移大于深層巖體位移。從錨桿應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)成果看，初始值較小，隨著調(diào)壓室的下挖普遍呈現(xiàn)拉應(yīng)力，最大拉應(yīng)力達(dá)50 MPa，雖然普遍產(chǎn)生拉應(yīng)力且有逐步增長(zhǎng)的趨勢(shì)，但因變化幅度不大，錨桿應(yīng)力計(jì)溫度值并未產(chǎn)生明顯變化。從錨索測(cè)力計(jì)的觀測(cè)成果看，鎖定后的錨索均呈現(xiàn)錨固力損失狀態(tài)，隨著時(shí)間的推移多數(shù)讀數(shù)逐步趨于穩(wěn)定，但當(dāng)開(kāi)挖接近尾聲時(shí)，在邊墻中部1 360 m高程左右的錨索測(cè)力計(jì)讀數(shù)出現(xiàn)增長(zhǎng)，且超過(guò)鎖定值，表明隨著調(diào)壓室下挖，邊墻中部產(chǎn)生拉應(yīng)力，跨中部位產(chǎn)生了正位移。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)合理的通道布置與施工分層優(yōu)化，調(diào)壓室開(kāi)挖變井挖為平層開(kāi)挖，節(jié)約了施工成本，加快了施工進(jìn)度。

（2）負(fù)壓通風(fēng)技術(shù)適用于地下洞室群網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)，具有較好的應(yīng)用前景。

（3）開(kāi)挖分層與錨索布置相結(jié)合，有利于節(jié)約施工成本，加快施工進(jìn)度，控制高邊墻變形。