王 金 國

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司,四川 成都 610051)

1 概 述

楊房溝水電站位于涼山州木里藏族自治縣境內(nèi)的雅礱江中游干流河段上，是該河段中的第六級水電站，上游距孟底溝水電站37 km，下游距卡拉水電站33 km。電站裝機容量為1 500 MW,工程樞紐由雙曲拱壩、泄洪消能建筑物(壩后水墊塘及二道壩)、左岸引水系統(tǒng)、地下廠房及尾水系統(tǒng)等主要建筑物組成。

電站右岸布置了兩條導流洞，導流洞進口位于壩址上游左岸年公溝溝口下游臺地上，該臺地地形平緩，出口地形陡峭。導流洞過流斷面均為13 m×16 m(寬×高)。1#導流洞(靠江側(cè))長714.31 m，2#導流洞(靠山側(cè))長833.56 m，導流洞全斷面采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。兩條導流洞進口均布置了封堵閘門及進水口，導流洞進、出口均布置了施工圍堰，其中進口圍堰采用預留土(巖)坎的方式，并對預留土(巖)坎進行了固結(jié)灌漿處理；出口圍堰采用預留巖坎+混凝土圍堰的方式。

2 導流洞招標設計方案優(yōu)化的必要性

2.1 實現(xiàn)電站建設主要里程碑目標的需要

由于電站導流洞處于工程關(guān)鍵線路上，因此，導流洞的正常推進將直接影響大江截流目標的實現(xiàn)，進而影響到大壩的壩肩開挖。進一步深入研究導流洞招標設計方案，優(yōu)化施工布置、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計等，將為電站關(guān)鍵里程碑目標的實現(xiàn)提高保障率。

2.2 電站建設投資控制的需要

導流洞開工，標志著水電站主體工程建設開始。相比前期工程，本電站導流洞的投資概算為4.38億元，相對較大。因此，開展必要的設計優(yōu)化，將有利于工程投資控制。

2.3 應對工程建設不確定因素的需要

2.3.1 核準時間尚存在不確定性

2014年，雅礱江流域水電開發(fā)有限公司將力爭楊房溝水電站核準作為年度目標之一。但受國家宏觀經(jīng)濟形勢、水電項目核準形勢、項目核準報告評估等因素影響，核準時間尚存在一定的不確定性。

2.3.2 卡楊公路(電站專用公路)正常通車時間尚存在一定的不確定性

卡楊公路建設期間，受征地移民困難、參建單位管理、設計變更、地質(zhì)災害、惡劣天氣等因素影響，計劃于2014年6月30日全面建成通車的目標仍具有一定的不確定性。

2.3.3 征地移民工作仍存在不確定性

2012年，國家發(fā)改委出臺了“先移民、后建設”政策，地方黨委、政府遂將移民作為利益訴求博弈的籌碼，加之楊房溝水電站處于木里藏族自治縣，宗教、民族問題突出，政治敏感度高，很容易因利益糾紛誘發(fā)諸多不穩(wěn)定因素，從而導致征地移民進展及其對工程建設影響存在一定的不確定性，亦導致了工程無法科學、系統(tǒng)、穩(wěn)步地推進，電站部分前期工程將面臨趕工的風險。

2.3.4 部分前期準備工程存在不確定性

電站左岸場內(nèi)公路工程A2標、加油站工程、營地工程等前期準備工程至今仍未開工，將可能導致電站前期工程與籌備期的導流洞工程存在嚴重的施工重疊，進而將導致施工布置、施工通道、施工場地、混凝土系統(tǒng)等重要生產(chǎn)要素緊張，進一步增加了各項目進度目標完成的不確定性。

2.4 導流洞的設計優(yōu)化可為后續(xù)工程提前啟動創(chuàng)造條件

楊房溝水電站壩址區(qū)屬于典型的“二高”地形地貌(高山峽谷、高邊坡)，左右岸低線過壩交通洞、上壩交通洞、纜機平臺交通洞等主要為隧洞，導致施工通道無法布置而只能采取從下向上獨頭掘進，其工期長且無法采取增加工作面等趕工措施。因此，導流洞盡早實施，盡早實現(xiàn)過流，可為左、右岸壩肩施工便道開挖石渣下江創(chuàng)造條件，進而可以提高左、右岸壩肩以上部位的開挖效率。

2.5 確保電站按時截流的需要

按照雅礱江流域水文特性和流域其他已建項目建設經(jīng)驗，大江截流宜在11月進行，從而為圍堰施工爭取時間。因此，優(yōu)化導流洞招標設計，有利于節(jié)約工期，從而提高按期截流的保障率，進而提高圍堰在次年主汛期到來時達到防汛要求的保障率。

3 導流洞招標設計優(yōu)化研究

3.1 導流洞布置優(yōu)化

該電站導流洞工程的施工關(guān)鍵線路為：承包商進點→高程2 100～2 070 m邊坡開挖及支護→進口圍堰施工→高程2 070～1 985 m邊坡開挖及支護→進口結(jié)構(gòu)混凝土施工→進口圍堰爆破拆除→導流洞過流，導流洞工程完工。

根據(jù)施工進度安排，參考國內(nèi)類似工程經(jīng)驗，導流洞工程施工強度按照中等偏上的施工水平考慮，具體指標安排如下：邊坡開挖支護10 m/月，導流洞上層開挖支護90 m/月，導流洞中下層開挖支護80 m/月，導流洞混凝土襯砌60 m/月，導流洞進口混凝土施工4 m/月。經(jīng)統(tǒng)計得知，錦屏一級、二級水電站，官地、兩河口水電站導流洞相關(guān)進度指標見表1。

表1 雅礱江已建、在建部分水電站導流洞進度指標統(tǒng)計

圖1 導流隧洞施工支洞布置示意圖

為了提高導流洞洞身上層開挖支護(90 m/月)、中下層開挖支護(80 m/月)強度，保證提高導流洞施工進度保障率，筆者結(jié)合表2統(tǒng)計的類似工程經(jīng)驗并對其進行分析后得知，在招標設計施工布置(圖1)的基礎上，可對施工支洞布置進行優(yōu)化，即布置三條導流洞洞身施工支洞，其中在導流洞進、出口分別布置一條導流洞上層施工支洞；經(jīng)右岸繞壩交通洞布置一條導流洞中下層施工支洞，優(yōu)化布置情況見圖2，優(yōu)化前后施工進度對比情況見表2。

圖2 導流隧洞施工支洞優(yōu)化布置示意圖

3.2 導流洞結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化

3.2.1 導流洞進口優(yōu)化

導流洞進口自然邊坡出露的巖性為變質(zhì)粉砂巖(T3xd)，以弱風化、弱卸荷為主，巖體類別以Ⅲ類、Ⅳ類為主。從自然邊坡穩(wěn)定考慮，擾動越小，對邊坡的整體穩(wěn)定影響越小，并能減少開挖和支護工程量并節(jié)約工期。經(jīng)分析和論證，可將進口邊坡高程2 004.5、2 023、2 043和2 068 m馬道寬度由3 m減小至2 m以內(nèi)，巖質(zhì)邊坡開挖坡比仍為1∶0.3。通過優(yōu)化，可減小開挖量約3萬m3，節(jié)約工期約1個月。

3.2.2 導流洞洞身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

導流洞開挖后的最大松弛深度小于1.5 m，屬中等程度松動圈，圍巖加固采用噴混凝土、錨桿及混凝土襯砌措施?？紤]到通過錨噴支護已能滿足圍巖加固要求，故襯砌混凝土僅需滿足地下水壓力和隧洞過流后的洪水沖刷要求，襯砌厚度及抗沖耐磨層可適當優(yōu)化。

(1)考慮到洞室洪水沖刷面主要在邊墻高度150 cm以下，且結(jié)合從錦屏一級、二級水電站導流洞經(jīng)6年洪水主汛期沖刷仍完好的經(jīng)驗，可將招標設計中對邊墻下部150 cm及底板采用C35混凝土襯砌優(yōu)化為底板上層50 cm及邊墻下部150 cm采用C35混凝土襯砌，其余混凝土標號采用C25。

(2)從現(xiàn)場探洞揭示的地質(zhì)情況看，總體巖石條件較好，故可將Ⅱ、Ⅲ類圍巖的襯砌厚度由1 m優(yōu)化為0.8 m，將Ⅳ類圍巖的襯砌厚度由1.5 m優(yōu)化為1.2 m。

(3)局部圍巖可根據(jù)最終開挖揭示的實際地質(zhì)情況采用注漿錨桿支護，并對破碎段進行必要的注漿錨固。

(4)鑒于噴鋼纖維混凝土存在效率低、回彈大、易堵管等缺點，建議借鑒錦屏一級、二級水電站隧洞施工經(jīng)驗，將鋼纖維改為聚丙烯復合纖維。

(5)該導流洞巖石的缺陷主要表現(xiàn)為卸荷，節(jié)理發(fā)育較弱，故建議除斷層接觸部位外，采取“少開挖增支護”(或稱“以支護換開挖”)方案，以減少開挖斷面；在變質(zhì)粉砂巖洞段加密錨桿，錨桿長度可適當優(yōu)化。

(6)考慮到隧洞的巖性及便于安裝等，建議優(yōu)化用于支護的工字鋼型號。

最后，為優(yōu)化導流洞襯砌結(jié)構(gòu)的受力條件及抗沖性能，建議將邊墻與底板之間的直角優(yōu)化為倒角。

3.3 施工分標方案優(yōu)化

目前導流洞招標設計已完成。但由于工程建設受征地移民工作推進困難等因素影響，導流洞暫不具備施工條件，且考慮到導流洞閘門安裝將在蓄水前實施，故可將導流洞施工支洞納入楊房溝水電站右岸場內(nèi)公路工程標盡早開工實施，并將導流洞閘門安裝納入大壩標一并實施。另外，建議將導流洞施工支洞的封堵納入導流洞標。

3.4 施工方案優(yōu)化

3.4.1 前期施工場地布置及使用優(yōu)化

按照招標設計布置方案,導流洞的施工場地布置在導流洞出口對岸進廠公路靠江側(cè)沿線，通過簡易防護使用至導流洞過流。根據(jù)地形及現(xiàn)場施工條件與錦屏一級水電站十分相似的經(jīng)驗教訓看，由于楊房溝水電站壩址區(qū)無法找到成型的施工布置場地，為給后續(xù)開工的大壩及基礎開挖工程、地下引水及發(fā)電系統(tǒng)工程等項目施工創(chuàng)造條件，建議采取大型鋼筋石籠、大塊石護基和混凝土基礎等河道抗沖和護岸處理措施，以確保現(xiàn)有場地既能滿足導流洞工程施工期間使用，又可提供給后續(xù)項目施工長期使用。

3.4.2 主要施工設備的配置優(yōu)化

原招標設計推薦按每條導流洞布置兩套襯砌鋼模臺車(長12 m)考慮。從表2統(tǒng)計的錦屏、官地等項目襯砌指標看，每月為48～72 m。由于楊房溝水電站施工通道有限，為提高混凝土襯砌進度的可靠性，并為后續(xù)存在不確定性因素的灌漿和導流洞提前過流創(chuàng)造條件，筆者建議在2#導流洞增加一套襯砌鋼模臺車。另外，考慮到前期工程和導流洞工程可能的施工重疊等，建議提高混凝土系統(tǒng)容量和規(guī)模。

3.5 導流洞過流時機的優(yōu)化

該電站壩址區(qū)地形與錦屏一級水電站十分相似，由于兩岸纜機平臺以上邊坡開挖、危巖體處理沒有出渣通道和條件，石渣只能下江，故應創(chuàng)造條件盡可能早地實現(xiàn)導流洞破堰過流，從而對提高處于關(guān)鍵線路上的纜機平臺以上的開挖及處理、大壩壩肩開挖等工期保障率有利。筆者建議：在招標文件中設定專門條款，約定施工單位采取措施，實現(xiàn)導流洞提前過流獎勵條款，以充分引導和鼓勵施工單位優(yōu)化和創(chuàng)新施工組織和措施。

3.6 導流洞開工時間的優(yōu)化

針對目前征地移民進展存在的不確定性，為確保大江截流和首臺機組發(fā)電目標的實現(xiàn)，在下一階段工作中，應根據(jù)邊界條件的不斷變化，適時組織研究導流洞建設安排，力爭適當提前，為進度留有余地。若能在2014年8～9月開工，則可實現(xiàn)2016年汛前破堰過流。

3.7 導流洞進、出口與上、下游圍堰位置優(yōu)化

由于導流洞進、出口距離上、下游圍堰較近，可能導致對圍堰淘刷，應根據(jù)現(xiàn)場地形進一步調(diào)整優(yōu)化。

另外，筆者建議導流洞施工進、出口圍堰最好以總價項目承包，以充分發(fā)揮承包人的技術(shù)優(yōu)勢；建議設計單位統(tǒng)籌考慮導流洞施工期間的排水專項措施；建議在招標文件技術(shù)條款中明確導流洞洞身混凝土缺陷分類、檢查及處理細則。

采取必要的可行措施以推進工程進展非常必要。經(jīng)分析，在施工過程中采取必要的措施，有條件推進導流洞提前過流并將相關(guān)約定納入招標文件十分必要。

4 建議及展望

(1)導流洞工程是電站籌備期的關(guān)鍵項目，是確保電站按期截流的關(guān)鍵項目，其優(yōu)質(zhì)、按期投運是電站科學穩(wěn)步推進的關(guān)鍵。部分電站因?qū)Я鞫礈笳加昧私亓骱蛧呤┕r間，導致圍堰主汛期到來時面臨嚴重的防汛安全風險。因此，筆者建議：把抓導流洞工程設計優(yōu)化、實施時間謀劃、招標方案優(yōu)化作為前期工作謀劃的重點。

(2)楊房溝水電站導流洞招標設計的優(yōu)化，是在總結(jié)雅礱江流域相關(guān)項目經(jīng)驗教訓的基礎上，結(jié)合楊房溝水電站實際開展的思考和研究。作為雅礱江公司的工程技術(shù)人員，在面對新的工程時，首先應對流域類似問題進行總結(jié)，這是雅礱江公司“流域化”的需要和優(yōu)勢，也是雅礱江公司開展新項目技術(shù)研究的工作方法。只有把流域已建和在建項目的經(jīng)驗和教訓轉(zhuǎn)化為推動后續(xù)項目工程建設的設計方案、招標方案、施工方案、管理方案，才能實現(xiàn)流域技術(shù)管理的持續(xù)提升，這也是雅礱江公司對各項目管理局的要求。

(3)筆者的優(yōu)化研究和建議，更多地是基于系統(tǒng)推進工程建設角度，而具體的優(yōu)化方案仍需由設計單位在下一階段設計工作中進一步研究和論證。

(4)項目建設管理單位是電站建設的核心，要始終站在工程整體利益的角度，引導、推動設計單位解放思想、海納百川，切實廣泛地汲取類似工程的經(jīng)驗，持續(xù)推動設計深度和質(zhì)量的提高。

(5)楊房溝水電站導流洞工程盡管隧洞長度、規(guī)模不算雅礱江流域中的最大，但工程施工面臨的不確定性因素、較難的施工條件等在雅礱江流域也為數(shù)不多，需要雅礱江公司、楊房溝建設管理局、設計單位統(tǒng)一認識，齊心協(xié)力，專題謀劃每一步工作，確保工程科學、系統(tǒng)、穩(wěn)步地推進。

5 結(jié) 語

楊房溝水電站導流洞工程是典型的地下工程，盡管設計單位開展了大量的地勘工作，但也無法全面了解開挖后的實際地質(zhì)狀況，加之工程面臨其他不確定或不能完全確定的邊界條件影響，若不能從工程建設可能的設計優(yōu)化、招標優(yōu)化等各方面開展工作，則可能因設計深度、廣度、不確定影響因素等影響導流洞工程的正常進度，進而影響到大江截流目標和首臺機組發(fā)電目標的實現(xiàn)。希望筆者提出的優(yōu)化研究和思考能為管理人員和設計人員提供一種提高導流洞工程按期投運保障率的思路和方向并能將其轉(zhuǎn)化為具體的設計和管理措施，真正達到節(jié)省投資和縮短工期的目的。