王 国 阳， 钱 凯 旋, 龚 泽 鹏

(华电金沙江上游水电开发有限公司拉哇分公司，四川 成都 610041)

0 引 言

水力发电作为一种传统清洁能源，具有电能获取无碳化的优势，将会在实现“碳达峰、碳中和”目标中发挥重要作用，而水工隧洞作为水力发电工程的主要施工项目，对施工技术、施工质量和施工措施等方面的要求极高[1]。在隧洞开挖支护施工过程中，受复杂多变且可预见性较差的水文及地质等外界因素的影响，加之自身结构设计参数的不同，因此，结合具体工程项目特点，选择合适的施工技术和合理的施工措施，有效解决施工过程中的地下渗水及施工用水抽排、通风散烟、资源输送通道等问题，对于减少施工工序干扰、提高施工功效保证率、保证施工安全可靠等具有十分重要的意义[2-3]。

1 必英沟工程布置

必英沟位于拉哇水电站大坝轴线上游约2.8 km的左岸，为常年流水沟，主沟长度13.93 km，沟道平均纵比降17.7%。必英沟右侧沟底高程2 790～2 620 m范围为电站料场开采区，开采区上游为砂石加工系统布置区域。料场开采区下方沟道内为弃渣场，弃渣来源主要包括料场开采剥离料和加工弃料等。必英沟渣场堆渣顶高程2 730 m，设计弃渣量633.32万m3，堆渣体最大高度180 m，渣场级别为Ⅰ级，防洪建筑物等级为Ⅰ级，必英沟排水设计标准为100 a一遇，相应洪峰流量为84.7 m3/s，排水工程为永久建筑物。

必英沟排水隧洞布置于必英沟右岸，由进口明渠、进水口结构、排水隧洞、出口明渠等结构组成。排水隧洞进口底板高程为2 855 m，出口底板高程为2 705 m，洞身轴线长1 611 m，按照分段布置不同纵坡，最小纵坡为3.09%，最大纵坡为10.68%，最大过流断面尺寸为5 m×6 m(宽×高)，最小过流断面尺寸为3.5 m×3.7 m(宽×高)，断面采用城门洞型。

2 工程特点及重难点

2.1 外界环境因素复杂

陡长水工隧洞经常会遇到较为复杂的外界环境因素。在必英沟排水隧洞开挖过程中，揭露围岩类别以Ⅲ类围岩为主，IV类、V类围岩需要采取“一开挖一支护”的掘进方式，确保洞室的稳定，局部洞段受节理裂隙发育及断层等影响，渗水较为严重，抽排水设施要随掌子面进尺及时跟进布设，因此，该类型的隧洞开挖会增加支护施工难度，对现场管理人员的经验及作业人员的水平提出了较高的要求，工程建设工期的不可控性也会随之增加。

2.2 安全管控风险隐患多

必英沟排水隧洞开挖长度1 611 m，最大纵坡达10.68%，断面尺寸类型多，加之单作业面掘进及复杂多变的水文地质条件，使开挖支护施工过程中的安全管控风险剧增。主要集中于围岩破碎节理发育掉块风险大、多处渗水加剧围岩变形失稳、施工工序干扰大使支护及时性不够、施工作业面狭窄导致应急逃生通道有限等。由于隧洞施工本身对技术方案和资源组织水平要求较高，因此，现场管理人员在施工过程中及时开展安全风险隐患排查、处理，对确保工程安全和施工进度显得尤为重要。

2.3 施工作业环境差

隧洞的施工作业环境主要以洞内空气质量、掌子面积水量等指标来衡量，主要施工保证措施为通风散烟和抽排水，措施实施难度与单项掘进长度、纵向坡比、工序数量等成正比例关系，与隧洞断面尺寸成反比例关系。因此，对于陡长水工隧洞来说，其洞内的施工作业环境要较一般隧洞差，且改善提升难度大。

2.4 临建设施布置密度大

必英沟排水隧洞最大开挖断面尺寸为6 m×6.5 m(宽×高)，最小开挖断面尺寸为4.5 m×4.6 m(宽×高)。受设计开挖断面尺寸限制，施工供水、供电、供风、通风等临建设施的设备和材料在空间布置上过于密集，且相互制约影响较大。同时，上述临建设施在有限的施工空间里对隧洞开挖、支护等作业也会产生一定的影响。

2.5 施工工序干扰大

必英沟排水隧洞开挖支护施工阶段主要工序有放样、钻孔、爆破、通风、出渣、喷混凝土、挂网、锚杆等，抽排水在各工序之间持续进行。因各工序施工特点及空间尺寸限制，工序间作业交叉干扰大，且无法紧凑衔接，部分在一般隧洞工程中可以平行施工的工序在此类隧洞中不能开展平行作业，占用了直线工期。

2.6 施工作业工效低

必英沟排水隧洞开挖支护采用“新奥法”理论，在隧洞单循坏开挖完成后，须结合围岩应力分布特点、变形监测数据特征等，及时完成相应的支护，确保围岩的稳定性，因此,对开挖、支护等工序的实施时效性要求较高。而受复杂地质环境、施工作业环境、施工工序干扰等因素影响，人工作业的整体效率会随着洞室断面尺寸变小、单项掘进长度增加而急剧下降，进而会对工程安全、质量、进度等全过程管控产生较大的影响。

从施工的实际情况不难看出，此类隧洞开挖支护管理的重难点主要集中在如何采取合理且有效的施工措施减少施工工序干扰、改善施工作业环境、提高施工作业工效，进而保证工程安全、质量、进度等管理指标受控。

3 施工措施

3.1 抽排水措施

必英沟排水隧洞开挖支护采用由进口段BP0+000到BP1+610.992单项掘进的方式进行施工，洞内坡度整体呈下坡型式，最陡段坡度达10.68%。施工过程中，围岩周围开挖揭露地下水较丰富，所有洞内水均汇流至掌子面。为确保正常施工，首要任务是采取合理的施工措施将地下渗水和施工废水及时抽排出洞。但受爆破、出渣等因素影响，抽排水作业无法保证连续实施，在出渣期间将暂停抽水，根据洞内渗水及掌子面积水情况，应对抽排水作业和渣料清运进行合理安排。为保证洞内抽水效率，抽水泵均须采用大流量、高扬程水泵。

在现场施工过程中，先通过抽水泵接软管将积水抽至距掌子面最近的集水坑，再沿洞轴线设置多个集水坑、排水泵、排水管，采用分段梯级抽水方式将洞内水抽至洞外三级沉淀池。具体措施是：洞内每间隔100 m设置一道临时性集水坑(集水坑尺寸采用2 m×1 m×2 m(长×宽×高)，集水坑内放置固定式潜污泵(WQ100-35-18.5 kW)，辅以DN108排水钢管。

因洞内渗水具有持续性，而抽水间隙时间仅为渣料清运期间，水泵几乎处于连续高强度工作状态，对水泵稳定运行维护的要求极高，现场配置了一个3～4人的维护班组。同时，为减少因水泵损坏更换而耽搁的施工时间，预防洞内渗水突然增加的不利因素，抽水泵以及管道均采用一用一备的方式。

3.2 通风散烟措施

因必英沟排水隧洞设计开挖断面尺寸呈洞口大、洞内小的特点，且在BP0+042-BP0+145段轴线为R100圆弧型，洞内空气流动性小，导致洞内空气质量差，尤其在爆破后和出渣期间挖掘机、装载机、出渣车等机械运行过程中产生的烟雾更难排出[4-5]。

基于上述特点，考虑洞内空间有限及减少施工干扰等因素，现场采用在洞口右侧安装2×55 kW送风风机，风袋采用φ100 mm规格，在隧洞中间(BP0+800)加装接力风机，在左侧设置一台抽风风机，使洞内形成一个空气循环，有效提升隧洞内空气环境指标。

3.3 施工干扰解决措施

必英沟排水隧洞设计开挖断面尺寸小，直接导致开挖渣料在掌子面无法直接装车运输，支护工序施工期间因设备占道而无法正常进行开挖。

基于上述因空间尺寸而产生的施工干扰，现场采取设置错车道的方式解决，即错车道沿洞轴线每间隔70～100 m设置一道，错车道尺寸为7 m×6 m×4 m。为满足洞内车辆运输需要，错车道和集水坑设置在同一处。开挖出渣时，通过装载机将掌子面的渣料运至停放在错车道的出渣车上进行清运；支护施工期间，可将支护设备、材料堆放在错车道内进行施工，保证主干道通畅，进而确保掌子面正常开挖。

4 施工措施应用效果

必英沟排水隧洞开挖作业循环由钻孔、出渣和辅助工作等组成。根据现场实际工效，不同围岩类别完成1个开挖循环所需时间及单循环进尺数情况如下：

Ⅲ类围岩单循环进尺1.5～1.8 m，9.5 h/循环，2.5循环/d，日进尺可达3.7～4.5 m/d，则月进尺92～112 m/m(按25 d/m计算)，实际施工平均可达100 m/m；IV、Ⅴ类围岩循环进尺1.0～1.2 m，12 h/循环，2.0循环/d，日进尺2.0～2.4 m/d，则月进尺50～60 m/m(按25 d/m计算)，实际施工平均可达55 m/m。另外，隧洞开挖支护施工过程中，错车道和积水坑施工需要2 d，机械维修和故障等耽搁约3 d。

由于将错车道作为喷混凝土的作业平台以及装载机、挖掘机等机械的停放空间，现场初期支护施工和开挖进度基本匹配，除特殊部位需要立即支护而停止掌子面开挖的地方，其余部位支护施工均滞后掌子面约一个错车道的距离。

必英沟排水隧洞开挖支护施工过程中，经参建四方对围岩类别进行现场鉴定，实际洞身总长为1 613 m，围岩类别情况分别为Ⅲ类1 293 m、Ⅳ类及Ⅴ类320 m，实际开挖支护施工工期约18个月，进度基本满足合同工期要求，施工过程中未发生一起安全、质量事故，整体工程管理指标受控。

5 结 语

地下洞室开挖支护施工难度及工效会因围岩类别、断面尺寸、纵向坡度、支洞数量等不同而各异，采取的开挖支护施工措施也会有所差别。必英沟排水隧洞工程由于受到地形、地质等客观条件的限制，在实际施工过程中无法通过增加施工支洞的方式来减少掘进长度，提高通风散烟及抽排水效率。针对工程的实际情况，采用分段梯级抽排水、接力循环通风散烟、增设错车道等综合施工措施，解决了陡长水工隧洞单面作业施工存在的环境差、工序干扰大、作业工效低的问题，有效提升了工程施工安全、质量、进度等方面的管理成效，可为类似工程项目管理提供借鉴。