一級水電站引水系統(tǒng)施工支洞布置設(shè)計

一級水電站引水系統(tǒng)施工支洞布置設(shè)計1.前言xxxx一級水電站是以發(fā)電為主要目的的引水式電站，位于xx北部xx境內(nèi)緊鄰xx邊界的xx干流上，電站樞紐布置主要由首部樞紐、引水系統(tǒng)和廠區(qū)樞紐三部分組成。xx年xx月始，xxxx一級水電站由xx投資、xx機械設(shè)備進(jìn)出口有限公司（YMEC）負(fù)責(zé)總承包模式改為由xx公司、xx公司和YMEC三家投資、建設(shè)及運行管理的JV-BOT模式，同時裝機規(guī)模由4×100MW擴大到6×100MW，中國水利水電xx工程局有限公司以總承包形式進(jìn)行電站建設(shè)。2.電站引水系統(tǒng)概述2.1設(shè)計參數(shù)電站的引水系統(tǒng)布置在右岸，由引水隧洞、調(diào)壓井、壓力鋼管道（地下埋管）組成。擴機后，引水隧洞從進(jìn)水口至調(diào)壓井全長為5118.299m，引水隧洞底坡為5‰，進(jìn)水口底板高程為700.00m，調(diào)壓井底板高程為674.50m，采用馬蹄形斷面有壓洞，引用流量229.14m3/s，引水隧洞分為鋼筋混凝土襯砌洞和噴錨洞兩種型式，襯砌洞內(nèi)徑7.0m~8.5m，噴錨洞內(nèi)徑10.0m。調(diào)壓井為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，阻抗式，內(nèi)徑16.5m，高96m，最高涌高程約766.50m，最低涌浪水位為700.50m。調(diào)壓井設(shè)置2道5.2m×5.2m平面型事故檢修閘門。壓力管道采用地下埋管方案，兩條壓力管道對稱布置，由上平段～上斜井（傾角為60o)~中平段～下斜井（傾角為60o)~下平段組成，從岔管分成支、支岔、錐管分別進(jìn)入主廠房；1#、2#鋼管道（主管）長度為分別為約1077.569m、1086.422m（至岔管中心主管開挖內(nèi)徑6.4m，主管鋼襯內(nèi)徑5.2m，支、錐管內(nèi)徑分別為4.24m、3.0m。支管在廠房上游墻側(cè)由3.0m漸變?yōu)?.8米后接球閥。2.2主要工程量（截至xx年xx月）xx年xx月，中國水利水電xx工程局有限公司開始承接xxxx一級水電站剩余工程的施工，引水系統(tǒng)的形象面貌主要為：（1）完成1#、2#、和3#施工支洞開挖和支護(hù)，4#施工支洞開挖至0+122樁號；（2）電站進(jìn)水口邊坡開挖及支護(hù)已全部完成，進(jìn)口漸變段及進(jìn)口閘室底板鋼筋混凝土澆筑基本完成；（3）引水隧洞上層開挖完成情況為：1#施工支洞工作面0+445～1+420（開挖約975m2#施工支洞工作面3+273～3+405（其中上游62m，下游約70m3#施工支洞工作面4+389~5+111（開挖約722m）。合計約1829m；下層未開挖。xx年8月，中國水利水電xx工程局有限公司全面接管引水系統(tǒng)工作面，引水系統(tǒng)的剩余主要工程量見表1。表1剩余主要工程量表（截至xx年8月）2.3施工重點及難點電站引水系統(tǒng)的施工重點：引水隧洞的開挖強度主要集中在1#施工支洞與2#施工支洞之間，混凝土澆筑的強度主要集中在2#施工支洞下游到3#施工支洞之間；壓力管道為全鋼襯地下埋管，施工重點主要集中在1#壓力管道的上下2個斜井段。引水隧洞工期緊，工作量大，地質(zhì)條件整體較差；壓力鋼管道施工內(nèi)容多（含開挖支護(hù)、鋼管安裝、回填混凝土、回填灌漿、接觸灌漿等工期緊、施工干擾大，尤其斜井部分，為施工組織的難點，制約著引水系統(tǒng)的整體施工進(jìn)度。3.施工支洞布置設(shè)計3.1原施工支洞布置設(shè)計電站擴機后，壓力管道由一條變更為二條，同時中平洞縮短，下斜井向上游平移，鑒于4#施工支洞已經(jīng)按擴機前方案施工，所以僅對4#施工支洞進(jìn)行了改線，便形成了原來施工支洞的布置設(shè)計方案，詳見圖1。圖1原施工支洞布置方案各條施工支洞的技術(shù)參數(shù)詳見表2。表2原施工支洞特性表-6.01%-10.49%7.42%3.2原施工支洞布置方案施工強度分析影響施工進(jìn)度的主要內(nèi)容為開挖支護(hù)、混凝土施工、鋼管安裝（壓力管道根據(jù)招標(biāo)文件要求，2007年11月30日前完成引水系統(tǒng)開挖支護(hù)施工，2008年8月31日首臺機組發(fā)電，按照常規(guī)施工進(jìn)行施工強度分析。3.2.1引水系統(tǒng)開挖支護(hù)（1）引水隧洞平洞開挖支護(hù)強度分析引水隧洞正式復(fù)工、開挖施工全面展開時間是xx年8月中旬。1#支洞上游工作面長度為485.201m，有420.9m未開挖，上游圍巖相對較差，按40m/月安排，開挖支護(hù)完成需316天，同時考慮避免汛期貫通時洪水回灌；1#、2#施工支洞工作面間長度為2869.799m，上層開挖強度按110m/月，下層開挖的強度按300m/月，開挖支護(hù)完成需377天；2#、3#施工支洞工作面間長度為1738.296m，全斷面有764.5m未開挖，考慮到此洞段圍巖以IV~V類為主，上層開挖支護(hù)平均強度按100m/月，下層開挖支護(hù)平均強度按300m/月，開挖支護(hù)完成需279天；3#施工支洞下游工作面長度為44.0m，1個月開挖完成。（2）壓力管道開挖支護(hù)強度分析先進(jìn)行1#壓力管道開挖，壓力管道中平洞長為357.47，開挖支護(hù)平均強度按110m/月考慮，由4#施工支洞工作面施工，開挖支護(hù)需180天，壓力管道下平洞長287.673m，開挖支護(hù)平均強度按110m/月考慮，由5#施工支洞工作面施工，開挖支護(hù)需120天；上斜井長度為217.734m(包括彎段)，導(dǎo)井按8m/天，擴挖支護(hù)按2.5m/天，考慮支護(hù)影響，上斜井開挖支護(hù)需120天，下斜井長度為181.292m(包括彎段)，導(dǎo)井按10m/天，擴挖支護(hù)按2.5m/天，考慮支護(hù)影響，下斜井開挖支護(hù)需100天。3.2.2混凝土施工強度分析（1）引水隧洞平洞混凝土襯砌強度分析1#支洞上游工作面長度為485.201m，底板混凝土平均強度按150m/月，混凝土襯砌平均強度按84m/月、考慮時間差7天，灌漿平均強度按80m/月考慮，考慮時間差為7天，混凝土襯砌完成需180天；1#~2#施工支洞工作面間長度為2869.799m，襯砌段長度為679m，錨噴洞段長度2171m，混凝土襯砌強度按144m/月，底板澆筑平均強度按300m/月，噴混凝土平均強度270m/月，灌漿平均強度按140m/月，考慮時間差為14天，混凝土襯砌完成需278天；2#~3#施工支洞工作面間長度為1738.296m，混凝土襯砌平均強度按144m/月（兩套鋼模臺車灌漿平均強度按140m/月，混凝土襯砌完成需370天。（2）壓力管道鋼管安裝及回填混凝土強度分析壓力管道斜井段安裝按單個工作面1.5天一節(jié)（每節(jié)長為6m）安排，彎段及湊合節(jié)安裝時間適當(dāng)延長，預(yù)計需要255天?；炷粱靥畎?0m（斜井按40m）為一段進(jìn)行回填，每段混凝土回填時間為2.5天，考慮工作面移交耗時、施工準(zhǔn)備耗時等，預(yù)計需要128天。回填灌漿與接觸灌漿不占用直線工期，鋼襯不進(jìn)行固結(jié)灌漿。3.2.3預(yù)計灌漿線路節(jié)點目標(biāo)分析引水隧洞開挖支護(hù)施工強度主要集中在1#~2#施工支洞之間，混凝土施工強度主要集中在2#~3#施工支洞之間；壓力管道開挖支護(hù)施工強度主要集中在上、下斜井，鋼管安裝及回填混凝土施工強度主要集中在上、下斜井及下平洞。通過上述強度分析，考慮不良地質(zhì)條件影響、長隧洞通風(fēng)散煙影響、洞內(nèi)交通干擾影響等等，預(yù)計2#~3#施工支洞之間2007年8月30日貫通，混凝土施工結(jié)束日期為2008年9月15日；1#壓力管道預(yù)計2007年8月25日開挖結(jié)束，鋼襯及回填混凝土完成日期為2008年9月18日。另外考慮各條施工支洞堵頭封堵、場地清理及其他占用工期1個月。顯然，采取常規(guī)施工時，施工強度無法滿足首臺機組發(fā)電目標(biāo)的要求，而本電站引水系統(tǒng)長隧洞洞徑較小，底寬較窄（3.8m無法組織非常規(guī)的大規(guī)模施工，所以只能依靠增加工作面來解決施工強度過高、過集中、進(jìn)度無法滿足要求的問題。3.3調(diào)整后施工支洞布置設(shè)計為了滿足2008年8月31日首臺機組（1#機）發(fā)電目標(biāo)的施工強度要求，必須增加引水系統(tǒng)施工工作面，唯一的辦法，便是增加施工支洞。經(jīng)過參建各方的共同探討，決定在原支洞布置基礎(chǔ)之上，增加了5條施工支洞，增加施工支洞的原則是：盡量縮小工程量增加幅度，服務(wù)于關(guān)鍵線路，削減施工高峰強度，便于組織實施。（1）增加5#-1施工支洞，以增加下平洞工作面，便于盡早展開下斜井施工，以加快下平洞及下斜井的施工進(jìn)度；（2）增加4#-1施工支洞，主要是為了盡早打開下斜井工作面，緩解4#支洞施工壓力；（3）由于調(diào)壓井地質(zhì)條件較差，井口沉陷，改為全斷面正井開挖，兩條上斜井（首機發(fā)電關(guān)鍵線路）工作面無法通過調(diào)壓井底部通道打開，故增加3#-1、3#-2施工支洞，分別至2#管上斜井及1#管上斜井，以便盡早展開上斜井施工；（4）為了削減2#施工支洞與3#施工支洞間襯砌混凝土施工強度，加快引水隧洞襯砌混凝土澆筑速度，增加2#-1施工支洞，以增加2#~3#支洞之間的襯砌施工工作面，減少施工交通干擾。調(diào)整后施工支洞布置方案詳見圖2。圖2調(diào)整后施工支洞布置方案增加的各條施工支洞技術(shù)參數(shù)見表2。表2后期增加施工支洞特性表-12.05%-1.24%4.實施總結(jié)由于增加了2#-1施工支洞，緩解了2#施工支洞的交通壓力，同時增加了2#~3#施工支洞之間的工作面，資源投入的空間增大，襯砌混凝土施工時，2#~3#支洞之間共投入鋼模臺車2套，組合鋼模4套，引水隧洞襯砌施工共投入4套鋼模臺車、12套組合鋼模，最高瞬時投入11臺混凝土泵、21輛混凝土攪拌車，大大提高了襯砌混凝土的澆筑速度，其中3#支洞上游鋼模臺車創(chuàng)下了一月澆筑18塊（12m/塊）的記錄，引水隧洞一周最高強度19塊（12m~9m/塊一個月最高79塊（12m~9m/塊）。3#-1、3#-2施工支洞提前打開了壓力管道上斜井施工的僵局，走活了壓力管道施工的整體計劃，確保了反井鉆機及時就位，避免了上斜井與平洞段的施工高峰強度的疊加，展開了4個工作面。4#-1施工支洞以最小的付出，贏得了下斜井及中平洞廣闊的進(jìn)度空間，與5#-1施工支洞共同緩解了下斜井的施工壓力，