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逐浪金沙，超越夢(mèng)想

—中國(guó)水電五局向家壩水電站變頂高尾水隧洞施工紀(jì)實(shí)

發(fā)布日期：2015-02-25來(lái)源：本站編輯：靳明偉

[摘要]

　　金沙江地處長(zhǎng)江上游，河床狹窄，岸坡陡峭，具有高、深、窄、曲、陡的特點(diǎn)，水能條件優(yōu)越。作為金沙江流域水利資源梯級(jí)開(kāi)發(fā)的最下游一級(jí)水電站，向家壩水電站是一座以發(fā)電為主，兼具防洪、攔沙、灌溉、航運(yùn)等綜合功能的巨型水電站。

　　向家壩水電站地下主廠房跨度33.4米，地下主廠房高88.2米，壓力鋼管直徑14.4米，引水隧洞開(kāi)挖直徑達(dá)16.3米，變頂高尾水隧洞開(kāi)挖斷面面積為928.26平方米。

　　挑戰(zhàn)世界級(jí)難題

　　向家壩水電站1號(hào)、2號(hào)變頂高尾水隧洞，兩洞全長(zhǎng)463.56米，主要工程量為石方洞挖358306立方米，噴混凝土5925立方米，錨桿 16073根，混凝土澆注64443立方米，鋼筋制作安裝7602噸，合同工期為2007年6月27日至2011年12月31日。隧洞體型為城門洞形，最大開(kāi)挖跨度達(dá)24.3米，開(kāi)挖高度38.2米，澆筑成形后跨度達(dá)20米，高34米。共分4層開(kāi)挖施工，第一層開(kāi)挖結(jié)束后即開(kāi)始掛頂混凝土施工。兩側(cè)拱角開(kāi)挖后無(wú)拱座，掛頂混凝土呈懸空結(jié)構(gòu)。

　　變頂高尾水隧洞工程被質(zhì)量檢測(cè)專家組認(rèn)為是整個(gè)向家壩水電站工程的亮點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)。水電五局承建的向家壩水電站變頂高尾水隧洞最大開(kāi)挖跨度達(dá)24.3米，開(kāi)挖高度達(dá)38.2米的大斷面尺寸為國(guó)內(nèi)外之最。這項(xiàng)“世界之最”對(duì)水電五局來(lái)說(shuō)是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的雙刃劍。

　　2007年9月12日，隨著一聲轟鳴的炮響，1號(hào)變頂高尾水主洞第一層中導(dǎo)洞開(kāi)挖施工開(kāi)始，向家壩變頂高尾水隧洞工程施工正式全面啟動(dòng)。

　　掛頂混凝土施工

　　向家壩尾水隧洞原設(shè)計(jì)方案中尾水主洞第一層開(kāi)挖高度為9.5米，首層開(kāi)挖完成后即進(jìn)行有拱座掛頂混凝土襯砌，初步按照9米段長(zhǎng)進(jìn)行分塊。針對(duì)設(shè)計(jì)藍(lán)圖中取消了掛頂混凝土拱座這一情況，項(xiàng)目部技術(shù)人員依據(jù)混凝土襯砌大跨度、無(wú)拱座的特點(diǎn)，對(duì)隧洞所處地質(zhì)條件較復(fù)雜，洞周圍巖為層狀分布的砂巖體，節(jié)理裂隙較發(fā)育，施工難度較大等突出問(wèn)題進(jìn)行研究、分析，認(rèn)為原掛頂混凝土襯砌結(jié)構(gòu)形式中頂拱及邊墻上部1米部位襯砌方案不能滿足設(shè)計(jì)要求，項(xiàng)目部提出頂拱襯砌結(jié)構(gòu)頂拱及邊墻上部3米設(shè)計(jì)方案。

　　在工程施工中，項(xiàng)目部針對(duì)變頂高尾水隧洞襯砌大跨度、無(wú)拱座、高邊墻、地質(zhì)條件復(fù)雜、施工期圍巖穩(wěn)定安全問(wèn)題突出等特點(diǎn)，多次與設(shè)計(jì)聯(lián)系、溝通，建議在尾水隧洞兩端拱角各設(shè)3排后期預(yù)應(yīng)力錨桿，取消相應(yīng)的范圍內(nèi)原布設(shè)的系統(tǒng)支護(hù)錨桿，預(yù)應(yīng)力錨桿在掛頂混凝土襯砌后實(shí)施，以保證尾水主洞頂拱襯砌混凝土在下挖時(shí)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和洞室安全。

　　經(jīng)過(guò)以上方案優(yōu)化，向家壩變頂高尾水洞頂拱混凝土與拱角以下3米高邊墻一起澆筑的施工方法，有效地抑制了洞頂?shù)膰鷰r變形，確保了混凝土結(jié)構(gòu)懸掛體的穩(wěn)定。

　　精細(xì)控制二層開(kāi)挖

　　向家壩變頂高尾水隧洞跨度和邊墻高度較大，因二層開(kāi)挖面與掛頂混凝土邊墻底面距離僅為2.026米，為確保不因二層開(kāi)挖施工造成對(duì)掛頂混凝土的破壞，必須采用先預(yù)裂后開(kāi)挖方法。向家壩項(xiàng)目技術(shù)人員對(duì)原施工方案進(jìn)行優(yōu)化，將尾水洞開(kāi)挖分層由5層優(yōu)化為4層，預(yù)裂優(yōu)化成兩層，通過(guò)方案優(yōu)化，降低了成本，縮短了工期。

　　預(yù)裂施工鉆孔質(zhì)量是施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵，項(xiàng)目部對(duì)鉆孔樣架進(jìn)行精心設(shè)計(jì)并繪制樣架搭設(shè)圖，經(jīng)過(guò)一系列周密嚴(yán)格的控制，向家壩尾水洞二層開(kāi)挖預(yù)裂爆破質(zhì)量?jī)?yōu)良。預(yù)裂施工完成后，為減小爆破對(duì)掛頂混凝土的破壞，向家壩項(xiàng)目工程技術(shù)人員將二層開(kāi)挖分為兩個(gè)小層進(jìn)行開(kāi)挖，第一小層采用分區(qū)開(kāi)挖，在開(kāi)挖爆破區(qū)上部采用鐵絲網(wǎng)上覆蓋沙袋壓重進(jìn)行防護(hù)。在掛頂混凝土的混凝土外露面采用固定竹夾板進(jìn)行防護(hù)，防止爆破飛石對(duì)混凝土外露面及外露鋼筋產(chǎn)生沖擊破壞。開(kāi)挖時(shí)采用中部拉槽，兩側(cè)預(yù)留5米寬的保護(hù)區(qū)跟進(jìn)爆破施工。

　　2011年12月22日下午2時(shí)30分，隨著2號(hào)尾水隧洞邊墻混凝土澆筑最后一倉(cāng)的順利收倉(cāng)，由水電五局承建的向家壩變頂高尾水隧洞鋼模臺(tái)車混凝土澆注全面完工，比預(yù)計(jì)工期提前40天，實(shí)現(xiàn)了水電五局進(jìn)軍向家壩變頂高尾水隧洞的預(yù)定目標(biāo)。