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逐浪金沙，超越夢想

—中國水電五局向家壩水電站變頂高尾水隧洞施工紀(jì)實

發(fā)布日期：2015-02-25來源：本站編輯：靳明偉

[摘要]

　　金沙江地處長江上游，河床狹窄，岸坡陡峭，具有高、深、窄、曲、陡的特點，水能條件優(yōu)越。作為金沙江流域水利資源梯級開發(fā)的最下游一級水電站，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，引水隧洞開挖直徑達16.3米，變頂高尾水隧洞開挖斷面面積為928.26平方米。

　　挑戰(zhàn)世界級難題

　　向家壩水電站1號、2號變頂高尾水隧洞，兩洞全長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，最大開挖跨度達24.3米，開挖高度38.2米，澆筑成形后跨度達20米，高34米。共分4層開挖施工，第一層開挖結(jié)束后即開始掛頂混凝土施工。兩側(cè)拱角開挖后無拱座，掛頂混凝土呈懸空結(jié)構(gòu)。

　　變頂高尾水隧洞工程被質(zhì)量檢測專家組認(rèn)為是整個向家壩水電站工程的亮點、重點、難點。水電五局承建的向家壩水電站變頂高尾水隧洞最大開挖跨度達24.3米，開挖高度達38.2米的大斷面尺寸為國內(nèi)外之最。這項“世界之最”對水電五局來說是機遇與挑戰(zhàn)并存的雙刃劍。

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

　　掛頂混凝土施工

　　向家壩尾水隧洞原設(shè)計方案中尾水主洞第一層開挖高度為9.5米，首層開挖完成后即進行有拱座掛頂混凝土襯砌，初步按照9米段長進行分塊。針對設(shè)計藍圖中取消了掛頂混凝土拱座這一情況，項目部技術(shù)人員依據(jù)混凝土襯砌大跨度、無拱座的特點，對隧洞所處地質(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題進行研究、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)計要求，項目部提出頂拱襯砌結(jié)構(gòu)頂拱及邊墻上部3米設(shè)計方案。

　　在工程施工中，項目部針對變頂高尾水隧洞襯砌大跨度、無拱座、高邊墻、地質(zhì)條件復(fù)雜、施工期圍巖穩(wěn)定安全問題突出等特點，多次與設(shè)計聯(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)支護錨桿，預(yù)應(yīng)力錨桿在掛頂混凝土襯砌后實施，以保證尾水主洞頂拱襯砌混凝土在下挖時的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和洞室安全。

　　經(jīng)過以上方案優(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。

　　精細控制二層開挖

　　向家壩變頂高尾水隧洞跨度和邊墻高度較大，因二層開挖面與掛頂混凝土邊墻底面距離僅為2.026米，為確保不因二層開挖施工造成對掛頂混凝土的破壞，必須采用先預(yù)裂后開挖方法。向家壩項目技術(shù)人員對原施工方案進行優(yōu)化，將尾水洞開挖分層由5層優(yōu)化為4層，預(yù)裂優(yōu)化成兩層，通過方案優(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，項目部對鉆孔樣架進行精心設(shè)計并繪制樣架搭設(shè)圖，經(jīng)過一系列周密嚴(yán)格的控制，向家壩尾水洞二層開挖預(yù)裂爆破質(zhì)量優(yōu)良。預(yù)裂施工完成后，為減小爆破對掛頂混凝土的破壞，向家壩項目工程技術(shù)人員將二層開挖分為兩個小層進行開挖，第一小層采用分區(qū)開挖，在開挖爆破區(qū)上部采用鐵絲網(wǎng)上覆蓋沙袋壓重進行防護。在掛頂混凝土的混凝土外露面采用固定竹夾板進行防護，防止爆破飛石對混凝土外露面及外露鋼筋產(chǎn)生沖擊破壞。開挖時采用中部拉槽，兩側(cè)預(yù)留5米寬的保護區(qū)跟進爆破施工。

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