论水电站地下厂房及尾水系统工程施工问题
一、工程概况
某抽水蓄能电站位于某镇,以上2.4km的峪河上，距,县,市约35km，距市约57km。该电站是一座日调节纯抽水蓄能电站，总装机容量为1200MW。电站枢纽建筑物由上水库、下水库、输水系统、地下厂房洞室群、地面开关站等建筑物组成。地下厂房系统主要洞室有主副厂房洞、母线道、主变洞、尾水闸门洞、交通及进风系统、出线洞、电缆交通系统、排风及排烟系统、排水系统等。
地下厂房洞室群内共安装4台单机容量为300MW立轴单级混流可逆式水泵水轮机组，4台发电电动机，4台500kV变压器以及辅助机械电气设备。
二、招标图纸中施工支洞布置
根据工程施工需要，招标图纸上共布置了5条施工支洞，编号为1＃～5＃，其中1#为厂房第一层施工支洞、2＃为尾水系统尾水主洞的施工支洞，3#为尾水支洞施工支洞，4#为厂房系统五层的施工支洞，5#为引水系统下平洞施工支洞，其中3#、4#、5#施工支洞同时承担钢管运输任务。
根据招标文件，业主提供的施工支洞主要有两条，即1#和5#施工支洞。1#施工支洞为厂顶施工支洞，后期改建为通风排烟洞；5#施工支洞为引水系统施工支洞，本标4#施工支洞在5#施工支洞200m处相接。
2＃施工支洞为尾水隧洞施工支洞。该施工支洞洞口布置在上下库连接公路靠河侧（下库左岸），洞口高程261m，以8.1％的纵坡从1#施工支洞及尾调通气洞下部通过，终点至尾水隧洞191.88m高程，洞长895m，支洞断面为7.0m×6.5m。该施工支洞主要承担尾水隧洞1#、2#主洞的开挖与支护，同时承担1#尾水隧洞主洞的砼衬砌施工任务。
3＃施工支洞主要为尾水系统施工支洞。该施工支洞为尾闸运输洞的岔洞，起点为尾闸运输洞高程175.40m，以10.8％的纵坡降至尾水岔管与尾调井中间，终点高程140.50m，全长208.00m，支洞断面为7.0m×7.0m。该施工支洞布置主要目的是解决尾水岔管、尾调井施工，以及方便钢管运输而布置的通道。
4＃施工支洞为主厂房第Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ层开挖与支护的施工通道。该支洞为5＃施工支洞的岔洞，起点为5＃施工支洞EL158.10m高程，终点至厂房EL145.10m，全长205.0m，支洞断面为7.0m×7.0m。
招标图纸中施工支洞特性见表1。
施工支洞特性表
表1
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名称 |
断面尺寸
（m×m） |
断面面积（m2） |
起/止高程（m/m） |
洞长（m） |
坡度% |
备注 |
|
1#施工支洞 |
7.5×6.9 |
47.30 |
281.90/177.50 |
1277 |
10.5～2 |
发包人提供 |
|
2#施工支洞 |
7.0×6.5 |
41.42 |
261.0/191.88 |
895 |
8.1 |
承包人可自行规划布置 |
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3#施工支洞 |
7.0×7.0 |
44.90 |
157.4/140.5 |
208 |
10.8 |
|
4#施工支洞 |
7.0×7.0 |
44.90 |
158.1/145.1 |
205 |
6.3 |
|
5#施工支洞 |
7.0×7.0 |
44.90 |
162.75/148.35 |
521 |
3.03 |
发包人提供图纸 |
三、施工支洞的优化、增设
按照合同文件要求，5#施工支洞前200m属于本标施工范围，其位置、高程、尺寸及结构形式均必须按照业主提供的图纸施工。2#、3#、4#施工支洞可根据承包人施工经验自行规划和布置，但须经监理工程师批准。
根据项目部进场后对现场的踏勘，同时就合同要求、整体施工程序、分部工程施工方法等方面进行了技术层面的分析后认为：2#施工支洞洞身较长，开工后需要新修临时道路、洞口处理，然后才能进入主洞施工，使得尾水洞施工可能成为一条次关键线路，对施工不利；另外修建至洞口的临时道路有一定难度且对下库库区有一定影响，洞脸处边坡较陡，洞口处理后对环境破坏大，尾水洞施工期间的通风散烟也比较困难，洞内排水需要抽至公路高程后经公路内侧排水沟排放，这些都将制约尾水洞施工。本着为业主负责、节约成本和有利于施工进度、简化施工程序的原则，通过比较和分析将2#施工支洞布置进行优化。
经过项目部对现场实际情况的了解和综合分析，2#施工支洞的重新布置应使洞轴线短、洞轴线穿越区域围岩稳定，同时满足尾水系统施工且不影响其他工作面正常施工。具体调整为：洞口位置调整至1#施工支洞桩号0+417.71m处，洞口高程为244.208m；终点交1#尾水隧洞尾(1)0+713.963m、2#尾(2)0+701.866m处，终点高程为194.47m。重新布置后的2#施工支洞全长523.09m，最大纵坡约10.12%，转弯半径R＝30m。
新布置的2#施工支洞典型开挖断面与原来相同，为7.0×6.5m的城门洞型。支洞与尾水1#、2#洞相交部位渐变加宽至11米以方便车辆转弯，净空高度不变。支护型式除与1#施工支洞相交处需增加两排锁口锚杆外，洞身段随机支护与投标设计相同；锁口锚杆布置两排，每排13根，锚杆直径Φ25，锚杆长度4.6m。
按照招标文件对厂房及其相邻建筑物施工程序的要求，厂房开挖滞后于上层排水廊道施工，若独头进尺将严重占压主厂房开挖工期，同时，上层排水洞只有一个施工入口，通风散烟十分困难。因此，在基本遵照招标文件施工程序的前提下，必须增设排水廊道的开挖工作面，这不仅有利于确保厂房施工进度，同时也有利于上层排水廊道的施工，有利于作业安全和劳动保护。
上层排水廊道增设施工支洞的洞口设置在主变排风洞桩号0+34.645m处，终点与A3排水廊道右端相接，全长87.42m，平均纵坡i=8.53％，断面尺寸为3×3.25m。
增设施工支洞洞口布置两排锁口锚杆，每排13根，锚杆直径Φ25，锚杆长度4.6m，洞内根据实际情况进行随机锚杆支护和砼喷护。
四
、结论
通过某电站地下厂房洞室群施工实践并参照其他地下厂房施工经验，水电站地下厂房一般均设置有引水洞、尾水洞、进厂交通洞、母线洞、排水廊道、通风安全洞等永久性建筑物，其次地下厂房系统中尚遗留有原勘测设计阶段施工的地质探洞。施工支洞（临时通风排烟洞）的布置应在保证永久性建筑物安全的前提下，充分地结合这些永久性建筑物进行布置，同时兼顾一洞多用的功能，以达到经济、节约的目的。具体地说，施工支洞的布置应根据如下原则进行：#p#分页标题#e#
1、依据建筑物的布置情况和地形、地质条件等技术资料进行综合考虑；
2、根据各永久洞室施工进度要求、总体施工程序安排并结合永久及现有洞室如进厂交通洞、通风洞、引水洞、尾水洞、工程勘探期留下的地质探洞及其它施工支洞的布置，尽量利用永久或现存洞室作为施工通道，以减少洞室开挖工程量和洞室封堵工程量，节约投资；
3、施工支洞布置尽量满足引水系统、厂房系统和尾水系统施工的相对独立性，确保三大系统施工总进度及合同接点工期要求；
4、施工支洞布置要与工程主关键线路（一般是厂房）相协调，满足工程主关键线路上平面多工序、立面多层次的施工组织要求，以保证工程施工均衡、有序进行；
5、一般情况下，厂房系统工期最为紧张，其施工支洞的布置尽量为主厂房各层开挖提供多通道条件；
6、施工支洞的布置应使洞轴线短、洞线穿越区域围岩稳定，洞线尽量顺直，弯段的转弯半径应符合运输通行要求；隧洞底坡一般不超过10%，最大不超过15%，且陡坡段的长度不应超过50m；
7、施工支洞的断面尺寸以满足运输要求为第一要素，除此之外应综合考虑通风散烟、排水布置；在此基础上，尽可能减小直墙高度以减少开挖量；
8、同一高程上永久洞室较多的部位，施工支洞以连通所有洞室为宜，以满足同一高程上的洞室间隔施工的要求；尽可能使主洞与施工支洞以最优的夹角相交，减少交叉部位的开挖量与支护量，又兼顾转弯通畅；
9、两洞立体相交，低洞顶板安全厚度不小于1倍安全厚度，并加强支护；
10、所有支洞的转弯半径均不小于15m。
总之，施工支洞的布置与断面设计要综合考虑施工交通、施工安全、开挖爆破等方面的影响，满足均衡施工和施工进度的要求。
