兩河口水電站3#隧道出口明線段改洞線設(shè)計優(yōu)化

許曉忠

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兩河口水電站3#隧道出口明線段改洞線設(shè)計優(yōu)化

許曉忠

摘要兩河口水電站3#隧道為左岸交通工程，原3#隧道設(shè)計有隧道工程及出口明線段工程，后從工程的安全性、可行性、合理性、投資性及總工期等方面綜合考慮，在基本保持工期不變的情況下，將出口明線改為洞線從技術(shù)上是可行的，最終將出口明線段全部優(yōu)化變更為洞線。但因不良地質(zhì)等原因，變更的實施還是給工程一度造成了諸多連續(xù)不斷的施工難題及新的施工問題。

關(guān)鍵詞隧道設(shè)計優(yōu)化明線改洞線兩河口水電站

1　工程概況

兩河口水電站位于四川省甘孜州雅江縣境內(nèi)的雅礱江干流上，工程壩址距雅江縣城上游約25 km處，水電站最大壩高293 m，水庫總庫容量101.54億m3，電站裝機容量為3 000 MW。

3#隧道起于電站左岸交通工程5#公路K14+ 440.00位置，利用左下溝規(guī)劃填渣平臺在左下溝右岸進洞，穿越左岸樞紐工程區(qū)至大壩上游支流慶大溝左岸，原設(shè)計路段長4 700 m，其中K0+ 000—K4+047為洞線，長4 047 m；K4+047—K4+ 700為明線，長653 m。工程招標(biāo)后，根據(jù)施工單位建議，將隧道出口明線段變更為洞線，并對整體、路線平面位置進行了適當(dāng)調(diào)整。

2　地形地貌及地質(zhì)條件

2.1地形地貌

工程區(qū)位于青藏高原東南部，地貌區(qū)劃屬川西高原，緊鄰川西南高山區(qū)。地貌基本形態(tài)是具夷平面（或山麓剝夷面）的大起伏高山。

2.2地質(zhì)條件

工程區(qū)位于瓦多復(fù)背斜（1級褶皺）南翼次級的兩河口背斜（2級褶皺）的南翼，宏觀上為一單斜地層，地層層序正常，巖層總體產(chǎn)狀N60°～80°∠50°～80°。隧道穿越壩區(qū)左岸山體，巖層以兩河口組中、下段為主，巖性以粉砂質(zhì)板巖為主。其中在隧道出口段附近范圍為強風(fēng)化層，層厚6～15 m，為較軟巖，屬V級圍巖，自穩(wěn)能力較差。

根據(jù)前期地勘資料，隧道洞身大部分段圍巖其巖石較堅硬，且較完整，屬Ⅱ～Ⅲ級圍巖；局部為絹云板巖（為軟質(zhì)巖）巖層較破碎，屬Ⅲ～Ⅳ級圍巖；臨近出口段為軟巖，屬Ⅴ級圍巖，雨季時含較多覆蓋層孔隙水，自穩(wěn)能力較差；出口段為強風(fēng)化層，其中風(fēng)化層厚6～15 m，表層堆集有殘積粉質(zhì)黏土。

3　3#隧道及出口段原設(shè)計方案

3#隧道工程起于電站左岸交通工程5#公路終點K14+440.00位置，進口是利用左下溝已規(guī)劃填渣所形成的平臺，在左下溝右岸進洞，隧道穿越左岸樞紐工程區(qū)至大壩上游支流慶大溝左岸，在瓦支溝料場下游側(cè)大沖溝左岸出洞，設(shè)預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁橋1座，同時再沿慶大河左岸的慶大溝工程區(qū)逆流而上展線（明線道路），最后止于瓦支溝溝口；3#隧道原設(shè)計樁號為K0+000—K4+700，其中K0+000—K4+047為洞線，K4+047—K4+700為出口明線段。

4　3#隧道出口明線改洞線優(yōu)化分析

4.1明線改洞線的提出

該項目工程開工后，在施工單位進場以后，工程按照相關(guān)程序進行了原設(shè)計圖紙審核下發(fā)、第一次工地會議、設(shè)計交底等相關(guān)工作，但在工程開工后不久，施工單位提出了將3#隧道出口明線段道路取消而改為洞線的意見。

4.2原明線方案施工存在問題分析

（1）該明線段開挖爆破會對慶大河對岸生活營地帶來較大的安全風(fēng)險，其直線距離不足200 m。

慶大河對岸的瓦支溝臨時生活營地前期已有兩家施工單位的項目部進駐，若考慮其搬遷重建存在較大的費用問題，同時影響到各自工程項目的施工及生活，其次，現(xiàn)場周邊實際平坦地方極少，基本上為高山峽谷，不宜選擇另建生活營地。某些有選址的地方也較遠，不利于工程的施工管理。

（2）明線段山體下側(cè)慶大河對岸為當(dāng)?shù)鼐用袼玫慕煌ǖ缆?，明線爆破及開挖出渣作業(yè)均存在較大的安全風(fēng)險，且較長時間進行封閉式臨時警戒不切合實際，且與當(dāng)?shù)鼐用駵贤y度較大。

（3）明線段開挖削坡后，會對其頂部已基本施工完成的11#公路的路基穩(wěn)定和道路保通造成一定的影響。

（4）明線段開挖爆破所形成的渣料會危及慶大河下游排水洞的運行安全，進一步造成排水洞出口的慶大河與雅礱江兩河口匯合處的河道淤積，不利于工程的安全度汛。

（5）該明線段屬高邊坡施工，且?guī)r層較破碎，存在不少的安全風(fēng)險，包括前期施工安全及后期運營安全，以及施工進度和投資的不確定性等方面的問題。

（6）明線段的施工相對而言會造成更大的山體邊坡破壞及一定的水土流失，不利于環(huán)境保護和水土保持。

4.3明線改洞線存在問題及對策分析

明線改洞線存在的主要問題有：

（1）在原隧道出口處，有一大沖溝，若改為洞線施工，在不調(diào)整原洞軸線的情況下該部位存在偏壓進洞問題。

（2）隧洞出口段因地質(zhì)條件圍巖很差，存在出洞口選址困難。

（3）隧道出口段及出口邊坡存在因地質(zhì)問題造成施工難度和施工風(fēng)險的增加。

（4）根據(jù)當(dāng)前的地質(zhì)資料，與明線施工相比，工程投資將會有所增加。

鑒于明線改洞線的以上幾點問題，尤其是針對上述不利一面的分析，可以考慮如下設(shè)計對策：

（1）改線后的隧道洞軸線可向山體內(nèi)移并適當(dāng)裁彎取直，隧道的平交段均可適當(dāng)調(diào)整，這樣可以避免隧道全線的淺埋偏壓問題。

（2）努力尋求及調(diào)整隧洞出口的最宜位置，對于圍巖很差的隧道出口段及出口邊坡部位采取加強支護及更進一步的技術(shù)處理措施。

（3）隧道洞軸線調(diào)整并裁彎取直后，可以減少主線隧道一定的工程量，同時可以對于隧道圍巖較好的洞段進行一定的設(shè)計優(yōu)化處理，可適當(dāng)減少隧道投資。

隧道洞軸線調(diào)整并裁彎取直后，雖然減少一定主線隧道的長度，但會增加原設(shè)計2條支洞的長度，其次，明線改洞線后由于原設(shè)計洞線變長，工程施工難度及施工進度會增加，因此，考慮另增加1條施工支洞。

4.4明線段改洞線段投資對比

根據(jù)初步設(shè)計優(yōu)化調(diào)整意見，對比合同條件的變化，工程設(shè)計優(yōu)化變更主要有以下內(nèi)容：

（1）原設(shè)計的出口明線段K4+047—K4+700由明線改為洞線（取消明線653 m，洞線增加560 m），同時，隧道洞軸線向山體進行內(nèi)移。

（2）根據(jù)工程施工需要在K4+145里程樁號處新增1條長295、建筑限界為7.5 m×5 m的施工支洞。

（3）原306A、306B兩條支洞長度分別增加177 m和171 m。

根據(jù)變更內(nèi)容，在未考慮新增單價調(diào)整的基礎(chǔ)上，參照及對比合同工程量清單，明線改洞線后工程造價估算增加約1 487.9萬元，其各章次項目見表1。

表1　3#公路出口明線段改洞線段的投資對比表

4.5明線改洞線決策

經(jīng)反復(fù)多次討論分析，同時鑒于以上分析考慮，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，從工程的安全性、可行性、合理性及投資性等方面綜合考慮，總體認為在基本保證工程總工期不變的情況下，將出口明線改為洞線施工從技術(shù)上是可行的，因此，同意將出口明線段改為洞線的優(yōu)化意見。

5　變更方案實施過程中的若干問題

工程設(shè)計優(yōu)化后，雖然有效避免了明線段施工可能出現(xiàn)的諸多的問題，但改線后的洞線開挖還是由于山體的不良的地質(zhì)等原因又出現(xiàn)了新的問題。

5.1隧道出口段不良地質(zhì)原因造成的問題

本工程設(shè)計優(yōu)化后，在洞線開挖掘進至臨近出口段時，由于山體邊坡的強風(fēng)化層厚達6～15 m，表層堆積有殘積粉質(zhì)黏土，其自穩(wěn)能力差，造成出口山體邊坡出現(xiàn)大面積的山體垮塌滑移等一系列問題，給工程施工帶來諸多連續(xù)不斷的新難題。

5.2工期費用問題

工程明線改洞線后，因不良地質(zhì)原因，一度給工程造成了諸多連續(xù)不斷的施工難題，工程費用也在原優(yōu)化分析的基礎(chǔ)上不斷增加變化。

（1）K4+530樁號以前圍巖的變化，不得不提高圍巖初期支護參數(shù)的等級，以進一步保證隧道掘進的施工安全及施工質(zhì)量。

（2）在K4+530—K4+550段、K4+550—K4+ 560段開挖后拱墻及拱頂均發(fā)生較大范圍的坍塌。

（3）K4+580—K4+603段在初期支護完成后出的二次坍塌。

（4）主線隧道出口洞臉及洞臉以上均按設(shè)計要求進行了施工支護（自進式錨桿加網(wǎng)噴），但在隧道正方向掘進中，出口山體因其自穩(wěn)能力差，造成出口段近30 m支護完成的隧道坍塌，同時，隧道出口山體邊坡出現(xiàn)大面積的山體垮塌滑移的新問題。

5.3工程總工期延期問題

工程在設(shè)計變更優(yōu)化后不久，施工單位提出工期延期的以下四點理由：初期施工干擾、線路方案調(diào)整、306施工便道施工難度增加以及二襯工程量增加等，并提出申請延長合同工期11個月的意見文函。

監(jiān)理工程師基于合同原則及有關(guān)合同事實，對承包人的工期訴求進行了評價，認為初期施工干擾和作為關(guān)鍵路線項目的306支洞的延長對本工程直線工期的影響給予支持，承包人提出的306便道施工難度增加和二襯工程量增加等事項其合同事由不成立，對工期的訴求不予支持；因此，綜合考慮其因素認可本工程工期延長75 d的意見，并向建設(shè)單位以書面匯報了工期變更調(diào)整建議方案及重新調(diào)整的工程節(jié)點目標(biāo)。

工程在出口明線改洞線施工至出口段及出口邊坡后，因其地質(zhì)原因工程出現(xiàn)諸多施工問題，造成工程進度緩慢，施工費用的增加，后期施工單位根據(jù)現(xiàn)場所發(fā)生的實際情況并再次提出工程延期及施工費用補償?shù)葐栴}。

6　結(jié)語

工程工期的延長和費用的增加對施工單位是常常利大于弊，但對于投資方建設(shè)單位來講是得不償失的；施工單位在激烈的投標(biāo)競爭后脫穎而出，傳統(tǒng)的 “低報價，高索賠”及 “無休止的費用補償”依舊存在；招標(biāo)后的設(shè)計方案變更，將設(shè)計推向邊施工、邊勘察、邊設(shè)計的境況，設(shè)計質(zhì)量難以保障等等問題，如何合理地避免或減少此類問題的發(fā)生，在進一步加強前期整體規(guī)劃、方案論證方面，同時盡量減少工程的變更等方面多下功夫，也許均可能或多或少避免或減少工程施工后的相關(guān)問題。

中圖分類號TV672+.1

文獻標(biāo)識碼B

文章編號1007-6980（2016）01-0004-03

作者簡介

許曉忠男高級工程師四川二灘建設(shè)咨詢有限責(zé)任公司四川成都610021

收稿日期（2015-11-10）