逐浪金沙，超越梦想

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逐浪金沙，超越梦想

—中国水电五局向家坝水电站变顶高尾水隧洞施工纪实

发布日期：2015-02-25来源：本站编辑：靳明伟

[摘要]

　　金沙江地处长江上游，河床狭窄，岸坡陡峭，具有高、深、窄、曲、陡的特点，水能条件优越。作为金沙江流域水利资源梯级开发的最下游一级水电站，向家坝水电站是一座以发电为主，兼具防洪、拦沙、灌溉、航运等综合功能的巨型水电站。

　　向家坝水电站地下主厂房跨度33.4米，地下主厂房高88.2米，压力钢管直径14.4米，引水隧洞开挖直径达16.3米，变顶高尾水隧洞开挖断面面积为928.26平方米。

　　挑战世界级难题

　　向家坝水电站1号、2号变顶高尾水隧洞，两洞全长463.56米，主要工程量为石方洞挖358306立方米，喷混凝土5925立方米，锚杆 16073根，混凝土浇注64443立方米，钢筋制作安装7602吨，合同工期为2007年6月27日至2011年12月31日。隧洞体型为城门洞形，最大开挖跨度达24.3米，开挖高度38.2米，浇筑成形后跨度达20米，高34米。共分4层开挖施工，第一层开挖结束后即开始挂顶混凝土施工。两侧拱角开挖后无拱座，挂顶混凝土呈悬空结构。

　　变顶高尾水隧洞工程被质量检测专家组认为是整个向家坝水电站工程的亮点、重点、难点。水电五局承建的向家坝水电站变顶高尾水隧洞最大开挖跨度达24.3米，开挖高度达38.2米的大断面尺寸为国内外之最。这项“世界之最”对水电五局来说是机遇与挑战并存的双刃剑。

　　2007年9月12日，随着一声轰鸣的炮响，1号变顶高尾水主洞第一层中导洞开挖施工开始，向家坝变顶高尾水隧洞工程施工正式全面启动。

　　挂顶混凝土施工

　　向家坝尾水隧洞原设计方案中尾水主洞第一层开挖高度为9.5米，首层开挖完成后即进行有拱座挂顶混凝土衬砌，初步按照9米段长进行分块。针对设计蓝图中取消了挂顶混凝土拱座这一情况，项目部技术人员依据混凝土衬砌大跨度、无拱座的特点，对隧洞所处地质条件较复杂，洞周围岩为层状分布的砂岩体，节理裂隙较发育，施工难度较大等突出问题进行研究、分析，认为原挂顶混凝土衬砌结构形式中顶拱及边墙上部1米部位衬砌方案不能满足设计要求，项目部提出顶拱衬砌结构顶拱及边墙上部3米设计方案。

　　在工程施工中，项目部针对变顶高尾水隧洞衬砌大跨度、无拱座、高边墙、地质条件复杂、施工期围岩稳定安全问题突出等特点，多次与设计联系、沟通，建议在尾水隧洞两端拱角各设3排后期预应力锚杆，取消相应的范围内原布设的系统支护锚杆，预应力锚杆在挂顶混凝土衬砌后实施，以保证尾水主洞顶拱衬砌混凝土在下挖时的结构稳定和洞室安全。

　　经过以上方案优化，向家坝变顶高尾水洞顶拱混凝土与拱角以下3米高边墙一起浇筑的施工方法，有效地抑制了洞顶的围岩变形，确保了混凝土结构悬挂体的稳定。

　　精细控制二层开挖

　　向家坝变顶高尾水隧洞跨度和边墙高度较大，因二层开挖面与挂顶混凝土边墙底面距离仅为2.026米，为确保不因二层开挖施工造成对挂顶混凝土的破坏，必须采用先预裂后开挖方法。向家坝项目技术人员对原施工方案进行优化，将尾水洞开挖分层由5层优化为4层，预裂优化成两层，通过方案优化，降低了成本，缩短了工期。

　　预裂施工钻孔质量是施工质量控制的关键，项目部对钻孔样架进行精心设计并绘制样架搭设图，经过一系列周密严格的控制，向家坝尾水洞二层开挖预裂爆破质量优良。预裂施工完成后，为减小爆破对挂顶混凝土的破坏，向家坝项目工程技术人员将二层开挖分为两个小层进行开挖，第一小层采用分区开挖，在开挖爆破区上部采用铁丝网上覆盖沙袋压重进行防护。在挂顶混凝土的混凝土外露面采用固定竹夹板进行防护，防止爆破飞石对混凝土外露面及外露钢筋产生冲击破坏。开挖时采用中部拉槽，两侧预留5米宽的保护区跟进爆破施工。

　　2011年12月22日下午2时30分，随着2号尾水隧洞边墙混凝土浇筑最后一仓的顺利收仓，由水电五局承建的向家坝变顶高尾水隧洞钢模台车混凝土浇注全面完工，比预计工期提前40天，实现了水电五局进军向家坝变顶高尾水隧洞的预定目标。