超大断面引水隧洞超挖控制分析.pdf

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1、云南水力发电第3O卷YUNNANWATERP0WER第4期超大断面引水隧洞超挖控制分析黄玉锋(中国长江三峡集团向家坝工程建设部，云南水富657600)摘要：介绍向家坝地下电站开挖断面超过200m2的引水隧洞开挖超挖控制情况，并与国内同期施工的其它工程进行了横向对比分析，总结了造成过大超挖的几个因素。过大超挖是可以通过对现场钻孔、装药等环节的有效管理来避免的。关键词：大断面隧洞；超挖控制；向家坝水电站中图分类号：TV512文献标识码：B文章编号：1006-3951(2O14)O4～OO62一O3DOI：10．3969／j．issn

2、．1OO6—3951．2014．04—019向家坝枢纽工程右岸地下电站位于云南省水富是工程建设各方关注的焦点。考虑到向家坝水电站县，安装4台容量为800MW的机组，已于2013年斜井开挖尺寸为目前世界最大。对实际超挖控制水5月全部投产发电。机组采用单机单管引水，4条引平进行分析总结。水隧洞分别长283m、246m、212m和176m，单条1开挖方案隧洞由上平段、上弯段、斜直段、下弯段和下平段等部分组成，开挖直径16．3m、开挖断面面积208m2，斜井段采用“反井钻机造孔+分次扩挖”的开挖为目前世界开挖直径最大的引水隧洞。设计总开

3、挖方案。量为18．6×10m3，引水斜直段(简称斜井，下同)倾1)1～4号斜井，在反井钻机1．4m导井形成角55。，单条长90m，水平截面面积为251m2，4条后，反向扩挖成44m导井。斜井洞挖量约7×10m。。2)44m导井形成后，4条斜井的扩挖方式稍有减少超欠挖可以显著降低开挖生产成本，提高不同，详见图1。1～2号斜井，正向扩挖两次，1次生产效率，特别是对于有混凝土衬砌要求的洞室，减对44m导井至斜井下半洞开挖边线6m范围内扩少超挖就意味着减少由之引起的混凝土超填，从而挖，2次正扩为剩余部分，分两区，其中工区超前Ⅱ大幅度提高

4、经济效益、降低经营成本，因此超挖控制区开挖1个循环，全断面1次联网爆破；3号斜井正图1斜井段开挖示意图*收稿日期：2014一O2—13作者简介：黄玉锋(1982一)，男，湖北孝感人，硕士，工程师，主要从事水利水电工程建设管理工作。黄玉锋超大断面引水隧洞超挖控制分析向扩挖采取上、下半幅交替开挖，下半洞超前上半洞通过以上分析，可认为斜井段的超挖数据可信开挖1个循环；4号斜井则在44m导井形成后全断度较高，可用其进行下一步的分析。面1次扩挖。2．2超挖控制水平评价与国内其它工程[1卅]对比可知，该工程斜井开为了判断“引水隧洞超挖35c

5、m是否属于正常挖方案属于常规方案，主要难点体现在以下3方面：合理水平”，对比了规范中的有关要求和其他工程的①洞室断面大，反井钻机形成的导孔与全断面扩挖超挖水平，分析如下。不匹配，导井形成后需要多次扩挖；②人工扒渣工作1)规范允许的超挖水平。DL／T5099—2011量大；③存在爆渣堵井风险。《水工建筑物地下工程开挖施工技术规范》指出，对于I～Ⅲ类围岩，超挖在20cm以内是可以达到的；2超挖分析对于平洞的底板、斜井和竖井，由于钻机操作比边顶2．1斜井段的超挖情况拱开挖更难，可以再放宽5cm地质缺陷部位除外。斜井段超挖总量为3538

6、m3，超挖占设计开挖向家坝地下电站各洞室所处的围岩以Ⅱ类为主，局量的比例为8．8，平均超挖35cm。上下半洞平均部节理裂隙发育段为Ⅲ类，泥质类软弱岩石分布段超挖情况见表1。为Ⅳ类。表1斜井段超挖情况表CITI对照规范，引水隧洞斜井段的平均超挖应该控制在25cm以内，实际超挖平均值为35cm，比规范允许的大10cm。2)同期国内其他工程的超挖水平。表2反映了近年来5个铁路与公路隧道的超挖情况，这些洞室均为水平隧洞，开挖断面面积在100m2左右，平均超挖9cm～15cm，超挖量占设计开挖量的比例1)斜井段平均超挖35cm，超挖水平与

7、地下电一般在4～7(由于水电行业关于洞室超挖的公站电缆竖井(35cm)、1号尾水主洞顶拱(33．3cm)开文献极少，未能搜集到相关工程的超挖情况，只能等部位相当。考虑到这些洞室均属于规范中的大断与其它行业类似项目进行对比)。面及以上洞室，开挖难度基本相同，且为同一家施工引水隧道斜井段的平均超挖35cm，超挖量占单位在基本相同的时间段内完成，上述几个部位超设计开挖量的比例为8．8，超挖量大于表2中同挖控制水平接近，与实际管理情况比较相符。期铁路与公路隧道行业的平均水平。2)2号、4号下半洞比1号3号下半洞超挖多，与规范和同类工程的

8、对比分析可以得出结论，这一特点反映了实际开挖体型与开挖难度：2号4引水隧洞超挖35cm超出了正常合理水平。当然，号洞底部有1mX0．8m的水机埋管槽，开挖体型必须指出，引水隧洞斜井是有55。的倾斜且开挖断控制难度比上半洞大，造成了该部位超挖较多。表2同期国内其他