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【摘 要】北盘江董箐水电站放空洞工程进出口有复杂的轮廓尺寸要求，尤其是出口岩层呈顺向坡，开挖成型稳定问题突出，爆破技术要求高。在确保开挖与支护安全下，是具有挑战性的课题。适宜的开挖方法、微差控制及预裂爆破技术、特殊的支护措施等，是提升施工技术管理的保障。加快了放空洞开挖、支护和浇筑的施工进度，取得了良好的工程效果。
【关键词】放空洞；顺向边坡；控制爆破；技术总结
Construction Technology Summary of the Discharge Tunnel in Beipanjiang Dongqing Hydropower Station
Gong Qian
（Sinohydro Engineering Bureau 9 Co.，Ltd Guizhou Guiyang 550081）
【Abstract】The size requirement of the inlet and outlet of diacharge tunnel in Beipanjiang Dongqing hydropower station is more complicated， especially the rock formation at the outlet are a consequent slope， thin， and filling of mud， containing calcium and high—risk softening of water， and the shaping quality and stability after excavation is hard to control and the technical requirement of blasting is very high. On the premise of ensuring the construction safety and quality， it is a challenging task to ensure safety of the excavation and supporting. Good construction arrangement according to the circumstances， advanced construction machinery and proper excavation methods， differential control and pre—spitting blasting technology， and special supporting measures are the guarantee of the improvement of the construction technology and management. Through the implementation of the above rapid construction method， the construction progresses of the excavation， supporting and pouring of the discharge tunnel were expedited and good engineering effects have been achieved.
【Key words】Discharge tunnel；Consequent Slope；Controlled Blasting；Technical Summary
1. 工程概况
董箐水电站位于贵州省西南部的北盘江（茅口以下）下游。主要由钢筋砼面板堆石坝、左岸开敞式溢洪道、右岸放空洞、右岸引水系统、右岸岸边地面厂房和通航等组成。电站正常蓄水位490m，水库总库容9.55亿m3，装机容量880MW。 放空洞布置于右岸，距右坝肩约115m，由进口段、无压洞身段以及出口消能工段组成，建筑物总长951m。其中，进口段长30m；隧洞段长799m，纵坡i=3.58%；明渠段长98m，消能工长24m。进水塔高67.6m；放空洞为城门洞形断面，根据地质条件不同开挖尺寸分别为8.10×10.95＼8.00×10.90＼7.60×10.50＼.70×10.55m，砼衬砌后的过水断面为6×9m（宽×高），帷幕线前底板砼厚90cm，边拱砼厚100cm，帷幕线后底板砼厚70cm，边拱砼厚80cm。
2. 主要技术管理难题
董箐水电站放空洞进出口开挖这种薄层顺向坡开挖施工中，技术管理的难度相当大，施工中主要技术难题：
（1） 放空洞进出口为厂房砼浇筑施工主要道路，且是厂房关键机电设备唯一进场道路，在不影响厂房正常施工情况下，完成出口开挖施工难度大、工期紧。
（2） 隧洞砼浇筑需要的钢模台车，建设公司未能按时提供，需要施工方自己解决。
（3） 保证放空洞出口消能复杂结构满足设计轮廓尺寸要求，同时如何实现快速施工，确保放空洞用于2009年能安全度汛。
3. 主要施工技术管理
3.1 土石方明挖及边坡支护。
3.1.1 支护参数。
（1）进口：开挖设计坡比为1：0.5～1：1.5渐变，实际开挖坡比为1：0.5。
（2）出口：开挖设计坡比为1：0.5～1：1.5渐变，实际开挖坡比为1：0.5～1：1.5渐变。施工方法如下：
3.1.2 实际施工情况。
开挖分为进、出口两个作业区，两个作业区同时施工。进口开挖时，原设计开挖顶部EL.494.0m，由于2#公路该部位建基面EL.502.5m，故进口边坡从EL.502.5m挖至底板EL.429.5m，开挖高度73m。结合设计边坡马道的设置情况，共分为11层，其中第一层梯段高度为5m，保护层上部一层为5.5m，保护层厚2.5m，其余梯段高度为7.5m。在EL.475m及EL.430m修筑2条连接5#公路的施工道路。 放空洞出口开挖，放空洞出口原设计开挖顶部EL.453m，由于地质原因开口线外出现顺层滑塌，故出口从边坡EL.464m开挖至底板EL.372m，开挖高度92m。结合设计边坡马道的设置情况，预裂爆破共分为13层，其中第一层梯段高度为7m，保护层厚2.5m，其余梯段高度为7.5m。在EL.430m及EL.400m修筑2条连接2#公路的施工道路。
3.1.3 施工方法。
（1）土方开挖：主要是测量放样，削坡自上而下分层施工，以CAT320B反铲挖掘机削坡为主，人工平整为铺。CAT320B反铲挖掘机经过修筑的施工道路，并在开挖范围内形成“之”字道路，边削坡边用CAT320B反铲装车，20T自卸汽车外运至阴河弃渣场。土质边坡预留了20cm厚保护层，人工修坡。
（2）石方开挖：主要是采用钻爆法施工，采取自上而下分层开挖，喷锚支护及时跟进，毫秒微差梯段爆破。CAT330C反铲挖掘机经过修筑的施工道路，并在开挖范围内形成“之”字道路进入作业面，CAT330C反铲挖掘机挖装，20T自卸汽车外运至阴河弃渣场。CM351型高风压潜孔钻造主爆孔（孔径105mm），快速潜孔钻造预裂孔（孔径76mm），炸药为2#岩石铵梯炸药，边角部位及建基面保护层采用YT—28手风钻浅孔爆破，人工清理基岩面松散堆积体及浮渣。
3.1.4 边坡支护。
边坡支护施工紧跟开挖作业面并滞后开挖作业面一个台阶进行。
（1）锚杆施工方法：进口边坡锚杆设计为25 L=6.1m、25 L=7.0m和25 L=9.0m三种，间排距2×2m梅花型布置，出口进口边坡锚杆设计为25 L=6.1m、25 L=6.5m，间排距2×2m梅花型布置，以及25 L=9.0m，间排距1.5×1.5m梅花型布置三种，我部按设计蓝图组织施工时48mm钢管和扣件搭设脚手架作业平台，脚手架层高1.5～2.0m，锚杆钻孔采用QY—100型潜孔钻造孔，进、出口锚杆采用人工注M20水泥砂浆和安装锚杆；进、出口锚筋束采用人工注M25水泥砂浆和安装锚筋束。
（2）钢筋网铺设：利用锚杆造孔施工平台，按设计要求人工现场绑扎铺设钢筋网8@20×20cm，钢筋网严密紧贴岩面，并与锚杆头牢固焊接。
（3）喷砼施工：利用2台JS1500型强制式拌和机集中按配料单统一拌制供应，6m3砼搅拌运输车运至施工现场，利用锚杆施工平台，采用TK961型砼喷射机按湿喷法工艺喷射砼，喷C20砼厚度按照设计蓝图为10cm（分三次喷射），喷砼施工时由预先埋设的钢筋条控制，采用钻孔法检查其厚度。
（4）排水孔施工：为保证边坡正常排水，减少山体水压力对边坡稳定破坏，按照设计蓝图我部组织进出口边坡排水孔施工，排水孔总量为11465m（进口6719m，出口4746m），孔径为50 L=4m@3×3m，梅花型布置，我部利用喷砼时搭设好的平台架，采用20m3/min空压机，配带YT—28手风钻进行造孔施工。
3.2 洞挖及支护。
进口工作面洞挖于2007年3月27日挂口进洞，出口工作面洞挖于2007年10月12日挂口进洞，上层洞于2007年12月31日全线贯通，洞挖于2008年3月31日全部完工。
3.2.1 实际施工情况。
放空洞洞身开挖分上、下层两层进行，上层洞开挖高8.5～8.9m，宽7.6～8.1m，下层厚2m，进、出口两个工作面同时自洞口向洞内纵0+508.892m桩号相向开挖，加快施工速度，采取测量→造孔→装药→爆破→除尘→出渣→测量的循环作业，保证每2～3天一轮作业循环，每轮进尺约1.5m～3m（根据围岩类别不同及岩层走向而定）。
3.2.2 施工方法。
（1）进口：进口工作面上层洞挂口进洞前，采取了20小导管间距20cm，管路上每隔30cm开一个0.5cm直径的小孔，导管布置在顶拱150°范围内，采用水灰比为0.5：1的浓浆灌注，配以25L=9m超前锚杆（灌注M20水泥砂浆）进行挂口支护，挂口进洞5m后，即采取了钢支撑（20b工字钢制作而成）加喷聚丙烯纤维C20砼，厚度为15cm，分两次喷射，采取以上综合方式进行支护，进洞20m洞挖采取先导洞（断面宽×高为2.5×3.5m），后周边预裂爆破，最后扩挖的施工方式进行的，钻爆工作面距支护面3m。
（2）出口：出口工作面上层洞挂口进洞前，采取325L=9m，间排距为1.5m的锚筋束（灌注M25水泥砂浆）超前支护，挂口进洞5m后，即采取了钢支撑（20b工字钢制作而成）加喷聚丙烯纤维C20砼，厚度为15cm，分两次喷射，采取以上方式综合进行支护，挂口进洞10m，对洞脸采取了砼锁口，进洞20m洞挖采取先导洞（断面宽×高为2.5×3.5m），后周边预裂爆破，最后扩挖的施工方式进行的，钻爆工作面距支护面3m。
（3）上层洞开挖：上层洞开挖时，进、出口各配置有空压机站，上层洞开挖钻孔时，配有自制台车，YT—28手风钻造孔，炸药为2#岩石铵梯炸药，主爆孔药卷直径32cm，光爆孔药卷直径25cm，光爆孔间隔装药（药卷用导爆索串联捆于竹片上），毫秒雷管微差网络起爆。进洞20m爆破循环进尺1m，Ⅳ类围岩爆破循环进尺1.5m，Ⅲ类围岩爆破循环进尺2.5m。
（4）保护层开挖：保护层开挖时，在洞边墙轮廓线采用快速手风钻造垂直预裂孔，先实施预裂爆破，采用YT—28手风钻造垂直孔，孔深2m，孔底部充填柔性垫材料实施控制性爆破。
出渣采用966F装载机配合CAT320C反铲挖掘机直接挖装，20t自卸汽车外运出渣至指定渣场。
3.2.3 支护。
（1）锚杆施工：洞身支护锚杆设计主要有25 L=6.7m、25 L=6.9m和25 L=7.0m四种，间排距2×2m（或1.5×1.5m）梅花型布置钻孔采用KHYD—50A岩石电钻造孔，采用先灌注M20水泥砂浆，后人工安插锚杆施工工艺。 （2）喷C20砼施工：砼在拌和站集中拌制，配合比通过试验确定，各种材料按规范要求选用。采用TK961砼喷射机，分段分片依次进行，自下而上，分层施喷，喷砼厚度为10cm～20cm。
3.2.4 塌方区域及处理方法。
放空洞隧洞段在开挖支护施工过程中曾在纵0+100m～0+400m桩号多次发生掉块现象，我部积极与设计、监理沟通，洞内塌方段处理主要采取120b钢支撑，增加随机锚杆，补喷掉块区域砼及8@20×20cm挂网钢筋，喷砼选用C20掺钢纤维，喷射厚度为10cm～20cm，联合喷锚支护的施工措施。
3.3 隧洞贯通误差及超、欠挖检测成果。
3.3.1 贯通误差检测成果。
董箐放空洞开挖于2007年12月31日全线贯通，我施工测量队在贯通桩号0+508.80分别从进口和出口对其轴线进行测量，其成果计算如下：
横向贯通误差：mY=0.008m，mh=0.006m
纵向贯通误差：mx=0.006m
中误差为：Mμ=± mx2+mh2+my2=±0.011m
放空洞复合导线贯通测量成果符合设计要求。
3.3.2 隧洞超、欠挖检测成果。
隧洞超、欠挖检测成果见表1。
3.4 砼施工。
放空洞结构工程主要有：引水渠、进水塔、进口交通桥、洞身砼、出口明渠等。
3.4.1 施工布置。
放空洞进口引渠、进水塔、进口交通桥以及洞身纵0+507.892m以前的砼浇筑作为放空洞进口作业面施工的主要结构，进口结构施工风水电及交通布置具体如下：
（1）拌和系统：选用放空洞出口拌和站供给，配置有2台JS1500强制式搅拌机，100t水泥罐1个，100t粉煤灰罐1个，地面式料仓。同时厂房拌和系统作补充。
（2）施工风、水、电及道路：主要利用前期开挖所形成风水电及道路基础上，局部进行补充即可满足砼施工需要。
（1）洞挖设计工程量61866 m3，实际完成工程量69264.154 m3，较设计量增加7398.154m3。
（2）设计对洞身0+100～0+186 m段的地质描述：裂隙发育，岩体完整性差，有滴水现象，围岩稳定性差，有塌方现象。
（3）根据设计院放空洞围岩地质复核：原设计Ⅲ类围岩占有量76.5%，Ⅳ类围岩占有量23.5%，开挖揭露后围岩Ⅲ类围岩占有量35.6%，Ⅳ类围岩占有量64.4%，岩性主要为泥页岩，裂隙发育，岩层薄且破碎等地质原因所造成的塌方，其中大小塌方及局部掉块37次，洞内增加会车道2处，设计调整开挖断面设计参数2次增加开挖量3506.8m3。
（4）大超挖尺寸1.71m是塌方引起的超挖，桩号约0+110m。
3.4.2 砼运输。
砼水平运输：采用6m3～9m3砼搅拌车运输至卸料点。
砼垂直运输：进出口明渠及进水塔EL.460m以下以及出口明渠均采用传统溜筒配合梭槽入仓，其余均采用砼泵送入仓。
3.4.3 模板。
引水渠、进水塔基础、洞身底板及出水渠等部位模板：采用P3015和P1015轻型钢模组装为主，并辅以散木板为辅进行立模。
（1）进水塔模板：进水塔渐变段采用48mm钢管制作成异形结构作支撑，异型渐变部位选用木板制作异型木模板为主，辅以P3015和P1015轻型钢模及木模补缝为辅，进水塔EL.450m以上采用自制的大模板（P9015和P6015钢模通过型钢连接拼装而成3m高，6m宽的大模板），每块大模板需用两个15t手拉葫芦作为快速提升主要设备，减少环节循环时间。
图1 钢模台车
（2）洞身模板：洞身边墙选用12m长，7.0m高自制轻型移动式钢模台车作为边墙模板施工主要手段，边墙浇筑高程在拱肩下1m设置一道施工缝，顶拱选用12m长自制的轻型钢模台车，覆盖顶拱135°范围，同时左右侧各延长1.5m抵住边墙，保证与边墙平顺衔接，钢模台车具体参数如下：
边墙钢模台车：高7.0m，长12.0m，左右侧对称同时移动，模板背部配有千斤顶作为调节尺寸用。
顶拱钢模台车：放空洞隧洞段顶拱砼衬砌每块标准段长12m，模板型式采用车架式钢模台车，标准结构尺寸6m×9m×13m（宽×高×长），顶拱135°圆弧，同时向下延伸1.5m与边墙衔接，端头选用轻型钢模板进行封堵，钢模台车就位之前必须进行模板的清理和刷油。为使模板清理及刷油操作方便，绑扎钢筋时在分缝部位留出1.0m不绑扎，主筋先固定在已绑扎的钢筋上，待模板就位后恢复。脱模后，台车先往前移动1m，施工人员沿所留1m空间下游侧钢筋上按间距2m环向而站，进行钢模板的清理，同时将脱模剂装入小胶皮桶中，人工手持毛刷将脱模剂均匀涂刷在钢模台车面板上。清刷完1m后台车再往前移动1m，如此周而复始清理和刷油，直至钢模全部清理干净、刷完脱模油，钢模才能就位。
钢模台车采用装载机进行牵引移动，其结构见图1。
3.4.4 钢筋。
（1）进口：集中在进口引渠430m平台钢筋场地按设计要求及每仓钢筋配料单进行加工制作成型，再通过人工转运至放空洞施工仓面，或通过8t自卸汽车运至施工仓面。
（2）出口：集中在出口405m平台钢筋场地按设计要求及每仓钢筋配料单进行加工制作成型，再通过人工转运至放空洞出口明渠及消能工施工仓面，或通过8t自卸汽车从出口运输至洞内出口段施工仓面。
（3）放空洞钢筋连接主要采用：直径在28mm以下的，采用X—500交流电焊机，人工手工电弧焊，搭接长度10d，焊缝要饱满密实，无气泡，直径在28mm以上（包括28mm）的钢筋接头采用机械螺纹套筒连接，螺纹套筒每端连接丝纹不少于12纹。
3.4.5 埋件施工。
（1）排水盲沟施工。 放空洞底板及环向基岩面排水采用埋设横向和竖向塑料盲沟，其中纵向盲沟为30×4cm，横向盲沟为7×3cm，盲沟外裹土工织物。盲沟的铺设严格按设计要求在结构钢筋绑扎完毕之前完成，并同过铅丝将其固定在附近的锚杆上，使其严密贴近基岩面固定，砼浇筑中加以保护。
（2）止水工程。
本工程止水主要用于放空洞隧洞段和出口明渠段，隧洞段每隔12m设置一道施工缝，缝面采用人工深度凿毛，同时安装651型橡胶止水，另根据现场优化施工在边墙高于底板30cm和边墙低于拱肩1.0m各设置一条纵向施工缝，缝内设有651型橡胶止水；洞内及出口明渠每隔24m设有一道宽度为2cm的结构伸缩缝，缝内设有355×1.6mm型铜片止水，在铜片止水两翼缘处贴有50×5mm型SR止水条，同时在缝内嵌入2cm厚的闭孔泡沫板作为弹性伸缩材料。施工中，铜止水接头采用搭接双面焊接，搭接长度不小于20mm，橡塑止水在现场焊接，采用搭接热焊方式，止水安装采用止水固定卡固定，防止砼浇筑过程中止水移位。砼浇筑过程中，派专人盯看止水，不能冲着止水直接下料，以免损坏止水。对于水平止水，要先将止水下部浇筑完毕并振捣密实后才可进行止水上部浇筑，防止止水脱空。安装止水部位必须振捣密实。
3.4.6 砼浇筑。
3.4.6.1 放空洞洞身浇筑：洞身砼浇筑的顺序为：先底板，后边墙，再顶拱。
（1）洞身底板：采用端头设有挡头模板，放空洞进口是从纵0+0m向洞内纵0+507.892m桩号进行边清渣、边打底板插筋、边浇筑；放空洞出口是从纵0+799m向洞内纵0+507.892m桩号进行边清渣、边打底板插筋、边浇筑。进出口同时施工，采用HBT—60型砼泵入仓，砼铺料厚度控制在30～50cm，人工平仓，70mm插入式振捣器振捣，人工烧样架进行收面，保证底板顺水流方向呈3.58%坡降。
（2）洞身边墙：进口采取从洞内纵0+507.892m桩号向进口方向和从纵0+0m向洞内两部钢模台车同时相向浇筑；出口采取从纵0+799m向洞内纵0+507.892m桩号进行浇筑。两侧边墙同时浇筑，洞身边墙砼浇筑采用砼泵入仓，砼铺料厚度控制在30～50cm，人工平仓，50mm插入式振捣器振捣，同时设有专人观察钢模台车变形及位移情况，保证两侧边墙内的砼高差不大于50cm。为加快施工进度，进口段配置了2台边墙钢模台车；出口从纵0+799m向纵0+507.892m桩号方向进行浇筑，出口段配置了1台边墙钢模台车。
（3）洞身顶拱：因隧洞段长799.076m，纵坡i=3.58%，为保证顶拱砼浇筑密实、无空洞、外观平整、无麻面等砼质量达到要求，结合每仓长度为12m的实际情况，利用隧洞本身的坡降达到浇筑质量要求。由于每仓顶拱砼上下游挡头自然高差43cm，砼泵送入仓采取自高向低，便于利用砼自身流态性进行浇筑；同时，砼泵管必须自上游侧伸入浇筑仓面内部，泵管出口距下游侧封头模板2.5～3.0m左右为宜，同时将砼泵管尽量抬高，使其贴在隧洞顶拱上，防止隧洞顶拱出现空腔，同时打泵人员必须进入浇筑仓面内部对已入仓砼进行合理、有效的振捣，尽量避免顶拱出现空腔、砼外露面出现蜂窝、麻面、冷缝、漏筋等严重的质量缺陷，当砼浇筑至泵管出口处时，将泵管端头处一节（每节长2～3m），以此循环。严禁泵管自下游侧泵送砼入仓。砼入仓浇筑时注意控制入仓速度，必须保证左右两侧拱肩均匀、平衡上升至拱顶，避免因一侧受压过大导致模板变形。同时准备好一台鼓风机，向正在浇筑的顶拱仓面进行送风，避免因仓面内部温度过高对浇筑人员施工不利。另需准备1～2台附着式振捣器，保证砼外露过水面浇筑质量满足要求。进口从纵0+507.892m桩号向进口方向进行浇筑，为加快施工进度，进口段配置了2台顶拱钢模台车；出口从纵0+799m向纵0+507.892m桩号方向进行浇筑，出口段配置了1台顶拱钢模台车。
3.4.6.2 进水塔、引渠底板、进口交通桥砼浇筑：其余部位的砼浇筑采用台阶法和平铺法相结合的方法。砼铺料厚控制在30～50cm，砼平仓以人工为主，振捣器为辅，先平仓后振捣，振捣作业主要采用高频插入式100mm和70mm插入式振捣器，对于模板周围、金属结构埋件以及止水附近采用70mm振捣器振捣。
（1）引渠底板过流面采用了抹面样架人工抹面成型。
（2）放空洞进口交通桥桥墩、桥台选用50mm插入式振捣器，桥身选用30mm插入式软管振捣器进行振捣，铺装层需用平板式振捣器进行振捣，采用了抹面样架人工抹面成型。
（3）出口明渠：浇筑方法参照洞身段进行，浇筑方向为从纵0+799m顺着水流方向进行浇筑。
3.4.7 施工缝处理。
砼分层分块方案报监理工程师审批后执行的。进水塔砼浇筑自下而上进行，砼层厚3m。洞身砼分为进口、出口相向浇筑，纵向每12m设一道施工缝；每24m设一道变形缝，施工缝采用人工凿毛，施工缝面安装651型橡胶止水，结构缝缝面安装355mm×1.6mm的铜片止水，止水两翼粘贴SR止水条，同时结构缝内嵌入厚度为2cm聚乙烯闭孔泡沫板作为弹性材料。边墙在高于底板30cm和拱肩下1m处各设置一道延洞轴线方向的水平施工缝，缝面安装651型橡胶止水其余部位一般水平施工缝在砼收仓后24～36小时，利用高压冲毛机或人工凿毛，竖直施工缝人工凿毛。
3.5 排水孔施工。
排水孔施工：为保证洞身内帷幕线以下（纵0+267.892）正常排水，减少山体水压力对洞身稳定破坏，按照设计蓝图计划在固结灌浆结束并验收合格后进行排水孔施工，排水孔总量为2408m，孔径为50，孔深为L=4m@3×3m，梅花型布置在顶拱135°范围内，我部利用顶拱固结灌浆时搭设好的灌浆平台架，采用20m3/min空压机，配带YT—28手风钻进行造孔施工。
4. 结论
利用现场已有资源和的优化施工技术的条件下，实现放空洞开挖、支护、浇筑安全、快速施工，这是一个施工技术管理上的难题，经过项目部技术攻关和工程实践，总结出一套适合不良地质条件下隧道快速开挖、支护、浇筑等一系列关键控制要点：
（1）放空洞开挖的出渣道路布置极为重要，既要保证挖、装、运流向畅通、又要满足作业面的布置要求。
（2）放空洞开挖采取分区开挖，快、慢结合的开挖方式，有利于开挖与支护安全，达到快速施工的目的。
（3）放空洞出口薄层顺向坡开挖支护要及时跟进，对一些关键部位采取特殊支护措施，是开挖能否顺利进行的关键。
（4）预裂和微差爆破技术的提高，是减少或避免岩体顺层滑塌的核心技术。
（5）先进的施工机具是提高开挖与支护安全、快速施工技术管理的保障。
（6）放空洞工程施工中采用自行设计制作的轻型钢模台车，在此类地下洞室砼衬砌施工中起到了决定性作用，是实现快速施工的重要施工方法之一。
【关键词】放空洞；顺向边坡；控制爆破；技术总结
Construction Technology Summary of the Discharge Tunnel in Beipanjiang Dongqing Hydropower Station
Gong Qian
（Sinohydro Engineering Bureau 9 Co.，Ltd Guizhou Guiyang 550081）
【Abstract】The size requirement of the inlet and outlet of diacharge tunnel in Beipanjiang Dongqing hydropower station is more complicated， especially the rock formation at the outlet are a consequent slope， thin， and filling of mud， containing calcium and high—risk softening of water， and the shaping quality and stability after excavation is hard to control and the technical requirement of blasting is very high. On the premise of ensuring the construction safety and quality， it is a challenging task to ensure safety of the excavation and supporting. Good construction arrangement according to the circumstances， advanced construction machinery and proper excavation methods， differential control and pre—spitting blasting technology， and special supporting measures are the guarantee of the improvement of the construction technology and management. Through the implementation of the above rapid construction method， the construction progresses of the excavation， supporting and pouring of the discharge tunnel were expedited and good engineering effects have been achieved.
【Key words】Discharge tunnel；Consequent Slope；Controlled Blasting；Technical Summary
1. 工程概况
董箐水电站位于贵州省西南部的北盘江（茅口以下）下游。主要由钢筋砼面板堆石坝、左岸开敞式溢洪道、右岸放空洞、右岸引水系统、右岸岸边地面厂房和通航等组成。电站正常蓄水位490m，水库总库容9.55亿m3，装机容量880MW。 放空洞布置于右岸，距右坝肩约115m，由进口段、无压洞身段以及出口消能工段组成，建筑物总长951m。其中，进口段长30m；隧洞段长799m，纵坡i=3.58%；明渠段长98m，消能工长24m。进水塔高67.6m；放空洞为城门洞形断面，根据地质条件不同开挖尺寸分别为8.10×10.95＼8.00×10.90＼7.60×10.50＼.70×10.55m，砼衬砌后的过水断面为6×9m（宽×高），帷幕线前底板砼厚90cm，边拱砼厚100cm，帷幕线后底板砼厚70cm，边拱砼厚80cm。
2. 主要技术管理难题
董箐水电站放空洞进出口开挖这种薄层顺向坡开挖施工中，技术管理的难度相当大，施工中主要技术难题：
（1） 放空洞进出口为厂房砼浇筑施工主要道路，且是厂房关键机电设备唯一进场道路，在不影响厂房正常施工情况下，完成出口开挖施工难度大、工期紧。
（2） 隧洞砼浇筑需要的钢模台车，建设公司未能按时提供，需要施工方自己解决。
（3） 保证放空洞出口消能复杂结构满足设计轮廓尺寸要求，同时如何实现快速施工，确保放空洞用于2009年能安全度汛。
3. 主要施工技术管理
3.1 土石方明挖及边坡支护。
3.1.1 支护参数。
（1）进口：开挖设计坡比为1：0.5～1：1.5渐变，实际开挖坡比为1：0.5。
（2）出口：开挖设计坡比为1：0.5～1：1.5渐变，实际开挖坡比为1：0.5～1：1.5渐变。施工方法如下：
3.1.2 实际施工情况。
开挖分为进、出口两个作业区，两个作业区同时施工。进口开挖时，原设计开挖顶部EL.494.0m，由于2#公路该部位建基面EL.502.5m，故进口边坡从EL.502.5m挖至底板EL.429.5m，开挖高度73m。结合设计边坡马道的设置情况，共分为11层，其中第一层梯段高度为5m，保护层上部一层为5.5m，保护层厚2.5m，其余梯段高度为7.5m。在EL.475m及EL.430m修筑2条连接5#公路的施工道路。 放空洞出口开挖，放空洞出口原设计开挖顶部EL.453m，由于地质原因开口线外出现顺层滑塌，故出口从边坡EL.464m开挖至底板EL.372m，开挖高度92m。结合设计边坡马道的设置情况，预裂爆破共分为13层，其中第一层梯段高度为7m，保护层厚2.5m，其余梯段高度为7.5m。在EL.430m及EL.400m修筑2条连接2#公路的施工道路。
3.1.3 施工方法。
（1）土方开挖：主要是测量放样，削坡自上而下分层施工，以CAT320B反铲挖掘机削坡为主，人工平整为铺。CAT320B反铲挖掘机经过修筑的施工道路，并在开挖范围内形成“之”字道路，边削坡边用CAT320B反铲装车，20T自卸汽车外运至阴河弃渣场。土质边坡预留了20cm厚保护层，人工修坡。
（2）石方开挖：主要是采用钻爆法施工，采取自上而下分层开挖，喷锚支护及时跟进，毫秒微差梯段爆破。CAT330C反铲挖掘机经过修筑的施工道路，并在开挖范围内形成“之”字道路进入作业面，CAT330C反铲挖掘机挖装，20T自卸汽车外运至阴河弃渣场。CM351型高风压潜孔钻造主爆孔（孔径105mm），快速潜孔钻造预裂孔（孔径76mm），炸药为2#岩石铵梯炸药，边角部位及建基面保护层采用YT—28手风钻浅孔爆破，人工清理基岩面松散堆积体及浮渣。
3.1.4 边坡支护。
边坡支护施工紧跟开挖作业面并滞后开挖作业面一个台阶进行。
（1）锚杆施工方法：进口边坡锚杆设计为25 L=6.1m、25 L=7.0m和25 L=9.0m三种，间排距2×2m梅花型布置，出口进口边坡锚杆设计为25 L=6.1m、25 L=6.5m，间排距2×2m梅花型布置，以及25 L=9.0m，间排距1.5×1.5m梅花型布置三种，我部按设计蓝图组织施工时48mm钢管和扣件搭设脚手架作业平台，脚手架层高1.5～2.0m，锚杆钻孔采用QY—100型潜孔钻造孔，进、出口锚杆采用人工注M20水泥砂浆和安装锚杆；进、出口锚筋束采用人工注M25水泥砂浆和安装锚筋束。
（2）钢筋网铺设：利用锚杆造孔施工平台，按设计要求人工现场绑扎铺设钢筋网8@20×20cm，钢筋网严密紧贴岩面，并与锚杆头牢固焊接。
（3）喷砼施工：利用2台JS1500型强制式拌和机集中按配料单统一拌制供应，6m3砼搅拌运输车运至施工现场，利用锚杆施工平台，采用TK961型砼喷射机按湿喷法工艺喷射砼，喷C20砼厚度按照设计蓝图为10cm（分三次喷射），喷砼施工时由预先埋设的钢筋条控制，采用钻孔法检查其厚度。
（4）排水孔施工：为保证边坡正常排水，减少山体水压力对边坡稳定破坏，按照设计蓝图我部组织进出口边坡排水孔施工，排水孔总量为11465m（进口6719m，出口4746m），孔径为50 L=4m@3×3m，梅花型布置，我部利用喷砼时搭设好的平台架，采用20m3/min空压机，配带YT—28手风钻进行造孔施工。
3.2 洞挖及支护。
进口工作面洞挖于2007年3月27日挂口进洞，出口工作面洞挖于2007年10月12日挂口进洞，上层洞于2007年12月31日全线贯通，洞挖于2008年3月31日全部完工。
3.2.1 实际施工情况。
放空洞洞身开挖分上、下层两层进行，上层洞开挖高8.5～8.9m，宽7.6～8.1m，下层厚2m，进、出口两个工作面同时自洞口向洞内纵0+508.892m桩号相向开挖，加快施工速度，采取测量→造孔→装药→爆破→除尘→出渣→测量的循环作业，保证每2～3天一轮作业循环，每轮进尺约1.5m～3m（根据围岩类别不同及岩层走向而定）。
3.2.2 施工方法。
（1）进口：进口工作面上层洞挂口进洞前，采取了20小导管间距20cm，管路上每隔30cm开一个0.5cm直径的小孔，导管布置在顶拱150°范围内，采用水灰比为0.5：1的浓浆灌注，配以25L=9m超前锚杆（灌注M20水泥砂浆）进行挂口支护，挂口进洞5m后，即采取了钢支撑（20b工字钢制作而成）加喷聚丙烯纤维C20砼，厚度为15cm，分两次喷射，采取以上综合方式进行支护，进洞20m洞挖采取先导洞（断面宽×高为2.5×3.5m），后周边预裂爆破，最后扩挖的施工方式进行的，钻爆工作面距支护面3m。
（2）出口：出口工作面上层洞挂口进洞前，采取325L=9m，间排距为1.5m的锚筋束（灌注M25水泥砂浆）超前支护，挂口进洞5m后，即采取了钢支撑（20b工字钢制作而成）加喷聚丙烯纤维C20砼，厚度为15cm，分两次喷射，采取以上方式综合进行支护，挂口进洞10m，对洞脸采取了砼锁口，进洞20m洞挖采取先导洞（断面宽×高为2.5×3.5m），后周边预裂爆破，最后扩挖的施工方式进行的，钻爆工作面距支护面3m。
（3）上层洞开挖：上层洞开挖时，进、出口各配置有空压机站，上层洞开挖钻孔时，配有自制台车，YT—28手风钻造孔，炸药为2#岩石铵梯炸药，主爆孔药卷直径32cm，光爆孔药卷直径25cm，光爆孔间隔装药（药卷用导爆索串联捆于竹片上），毫秒雷管微差网络起爆。进洞20m爆破循环进尺1m，Ⅳ类围岩爆破循环进尺1.5m，Ⅲ类围岩爆破循环进尺2.5m。
（4）保护层开挖：保护层开挖时，在洞边墙轮廓线采用快速手风钻造垂直预裂孔，先实施预裂爆破，采用YT—28手风钻造垂直孔，孔深2m，孔底部充填柔性垫材料实施控制性爆破。
出渣采用966F装载机配合CAT320C反铲挖掘机直接挖装，20t自卸汽车外运出渣至指定渣场。
3.2.3 支护。
（1）锚杆施工：洞身支护锚杆设计主要有25 L=6.7m、25 L=6.9m和25 L=7.0m四种，间排距2×2m（或1.5×1.5m）梅花型布置钻孔采用KHYD—50A岩石电钻造孔，采用先灌注M20水泥砂浆，后人工安插锚杆施工工艺。 （2）喷C20砼施工：砼在拌和站集中拌制，配合比通过试验确定，各种材料按规范要求选用。采用TK961砼喷射机，分段分片依次进行，自下而上，分层施喷，喷砼厚度为10cm～20cm。
3.2.4 塌方区域及处理方法。
放空洞隧洞段在开挖支护施工过程中曾在纵0+100m～0+400m桩号多次发生掉块现象，我部积极与设计、监理沟通，洞内塌方段处理主要采取120b钢支撑，增加随机锚杆，补喷掉块区域砼及8@20×20cm挂网钢筋，喷砼选用C20掺钢纤维，喷射厚度为10cm～20cm，联合喷锚支护的施工措施。
3.3 隧洞贯通误差及超、欠挖检测成果。
3.3.1 贯通误差检测成果。
董箐放空洞开挖于2007年12月31日全线贯通，我施工测量队在贯通桩号0+508.80分别从进口和出口对其轴线进行测量，其成果计算如下：
横向贯通误差：mY=0.008m，mh=0.006m
纵向贯通误差：mx=0.006m
中误差为：Mμ=± mx2+mh2+my2=±0.011m
放空洞复合导线贯通测量成果符合设计要求。
3.3.2 隧洞超、欠挖检测成果。
隧洞超、欠挖检测成果见表1。
3.4 砼施工。
放空洞结构工程主要有：引水渠、进水塔、进口交通桥、洞身砼、出口明渠等。
3.4.1 施工布置。
放空洞进口引渠、进水塔、进口交通桥以及洞身纵0+507.892m以前的砼浇筑作为放空洞进口作业面施工的主要结构，进口结构施工风水电及交通布置具体如下：
（1）拌和系统：选用放空洞出口拌和站供给，配置有2台JS1500强制式搅拌机，100t水泥罐1个，100t粉煤灰罐1个，地面式料仓。同时厂房拌和系统作补充。
（2）施工风、水、电及道路：主要利用前期开挖所形成风水电及道路基础上，局部进行补充即可满足砼施工需要。
（1）洞挖设计工程量61866 m3，实际完成工程量69264.154 m3，较设计量增加7398.154m3。
（2）设计对洞身0+100～0+186 m段的地质描述：裂隙发育，岩体完整性差，有滴水现象，围岩稳定性差，有塌方现象。
（3）根据设计院放空洞围岩地质复核：原设计Ⅲ类围岩占有量76.5%，Ⅳ类围岩占有量23.5%，开挖揭露后围岩Ⅲ类围岩占有量35.6%，Ⅳ类围岩占有量64.4%，岩性主要为泥页岩，裂隙发育，岩层薄且破碎等地质原因所造成的塌方，其中大小塌方及局部掉块37次，洞内增加会车道2处，设计调整开挖断面设计参数2次增加开挖量3506.8m3。
（4）大超挖尺寸1.71m是塌方引起的超挖，桩号约0+110m。
3.4.2 砼运输。
砼水平运输：采用6m3～9m3砼搅拌车运输至卸料点。
砼垂直运输：进出口明渠及进水塔EL.460m以下以及出口明渠均采用传统溜筒配合梭槽入仓，其余均采用砼泵送入仓。
3.4.3 模板。
引水渠、进水塔基础、洞身底板及出水渠等部位模板：采用P3015和P1015轻型钢模组装为主，并辅以散木板为辅进行立模。
（1）进水塔模板：进水塔渐变段采用48mm钢管制作成异形结构作支撑，异型渐变部位选用木板制作异型木模板为主，辅以P3015和P1015轻型钢模及木模补缝为辅，进水塔EL.450m以上采用自制的大模板（P9015和P6015钢模通过型钢连接拼装而成3m高，6m宽的大模板），每块大模板需用两个15t手拉葫芦作为快速提升主要设备，减少环节循环时间。
图1 钢模台车
（2）洞身模板：洞身边墙选用12m长，7.0m高自制轻型移动式钢模台车作为边墙模板施工主要手段，边墙浇筑高程在拱肩下1m设置一道施工缝，顶拱选用12m长自制的轻型钢模台车，覆盖顶拱135°范围，同时左右侧各延长1.5m抵住边墙，保证与边墙平顺衔接，钢模台车具体参数如下：
边墙钢模台车：高7.0m，长12.0m，左右侧对称同时移动，模板背部配有千斤顶作为调节尺寸用。
顶拱钢模台车：放空洞隧洞段顶拱砼衬砌每块标准段长12m，模板型式采用车架式钢模台车，标准结构尺寸6m×9m×13m（宽×高×长），顶拱135°圆弧，同时向下延伸1.5m与边墙衔接，端头选用轻型钢模板进行封堵，钢模台车就位之前必须进行模板的清理和刷油。为使模板清理及刷油操作方便，绑扎钢筋时在分缝部位留出1.0m不绑扎，主筋先固定在已绑扎的钢筋上，待模板就位后恢复。脱模后，台车先往前移动1m，施工人员沿所留1m空间下游侧钢筋上按间距2m环向而站，进行钢模板的清理，同时将脱模剂装入小胶皮桶中，人工手持毛刷将脱模剂均匀涂刷在钢模台车面板上。清刷完1m后台车再往前移动1m，如此周而复始清理和刷油，直至钢模全部清理干净、刷完脱模油，钢模才能就位。
钢模台车采用装载机进行牵引移动，其结构见图1。
3.4.4 钢筋。
（1）进口：集中在进口引渠430m平台钢筋场地按设计要求及每仓钢筋配料单进行加工制作成型，再通过人工转运至放空洞施工仓面，或通过8t自卸汽车运至施工仓面。
（2）出口：集中在出口405m平台钢筋场地按设计要求及每仓钢筋配料单进行加工制作成型，再通过人工转运至放空洞出口明渠及消能工施工仓面，或通过8t自卸汽车从出口运输至洞内出口段施工仓面。
（3）放空洞钢筋连接主要采用：直径在28mm以下的，采用X—500交流电焊机，人工手工电弧焊，搭接长度10d，焊缝要饱满密实，无气泡，直径在28mm以上（包括28mm）的钢筋接头采用机械螺纹套筒连接，螺纹套筒每端连接丝纹不少于12纹。
3.4.5 埋件施工。
（1）排水盲沟施工。 放空洞底板及环向基岩面排水采用埋设横向和竖向塑料盲沟，其中纵向盲沟为30×4cm，横向盲沟为7×3cm，盲沟外裹土工织物。盲沟的铺设严格按设计要求在结构钢筋绑扎完毕之前完成，并同过铅丝将其固定在附近的锚杆上，使其严密贴近基岩面固定，砼浇筑中加以保护。
（2）止水工程。
本工程止水主要用于放空洞隧洞段和出口明渠段，隧洞段每隔12m设置一道施工缝，缝面采用人工深度凿毛，同时安装651型橡胶止水，另根据现场优化施工在边墙高于底板30cm和边墙低于拱肩1.0m各设置一条纵向施工缝，缝内设有651型橡胶止水；洞内及出口明渠每隔24m设有一道宽度为2cm的结构伸缩缝，缝内设有355×1.6mm型铜片止水，在铜片止水两翼缘处贴有50×5mm型SR止水条，同时在缝内嵌入2cm厚的闭孔泡沫板作为弹性伸缩材料。施工中，铜止水接头采用搭接双面焊接，搭接长度不小于20mm，橡塑止水在现场焊接，采用搭接热焊方式，止水安装采用止水固定卡固定，防止砼浇筑过程中止水移位。砼浇筑过程中，派专人盯看止水，不能冲着止水直接下料，以免损坏止水。对于水平止水，要先将止水下部浇筑完毕并振捣密实后才可进行止水上部浇筑，防止止水脱空。安装止水部位必须振捣密实。
3.4.6 砼浇筑。
3.4.6.1 放空洞洞身浇筑：洞身砼浇筑的顺序为：先底板，后边墙，再顶拱。
（1）洞身底板：采用端头设有挡头模板，放空洞进口是从纵0+0m向洞内纵0+507.892m桩号进行边清渣、边打底板插筋、边浇筑；放空洞出口是从纵0+799m向洞内纵0+507.892m桩号进行边清渣、边打底板插筋、边浇筑。进出口同时施工，采用HBT—60型砼泵入仓，砼铺料厚度控制在30～50cm，人工平仓，70mm插入式振捣器振捣，人工烧样架进行收面，保证底板顺水流方向呈3.58%坡降。
（2）洞身边墙：进口采取从洞内纵0+507.892m桩号向进口方向和从纵0+0m向洞内两部钢模台车同时相向浇筑；出口采取从纵0+799m向洞内纵0+507.892m桩号进行浇筑。两侧边墙同时浇筑，洞身边墙砼浇筑采用砼泵入仓，砼铺料厚度控制在30～50cm，人工平仓，50mm插入式振捣器振捣，同时设有专人观察钢模台车变形及位移情况，保证两侧边墙内的砼高差不大于50cm。为加快施工进度，进口段配置了2台边墙钢模台车；出口从纵0+799m向纵0+507.892m桩号方向进行浇筑，出口段配置了1台边墙钢模台车。
（3）洞身顶拱：因隧洞段长799.076m，纵坡i=3.58%，为保证顶拱砼浇筑密实、无空洞、外观平整、无麻面等砼质量达到要求，结合每仓长度为12m的实际情况，利用隧洞本身的坡降达到浇筑质量要求。由于每仓顶拱砼上下游挡头自然高差43cm，砼泵送入仓采取自高向低，便于利用砼自身流态性进行浇筑；同时，砼泵管必须自上游侧伸入浇筑仓面内部，泵管出口距下游侧封头模板2.5～3.0m左右为宜，同时将砼泵管尽量抬高，使其贴在隧洞顶拱上，防止隧洞顶拱出现空腔，同时打泵人员必须进入浇筑仓面内部对已入仓砼进行合理、有效的振捣，尽量避免顶拱出现空腔、砼外露面出现蜂窝、麻面、冷缝、漏筋等严重的质量缺陷，当砼浇筑至泵管出口处时，将泵管端头处一节（每节长2～3m），以此循环。严禁泵管自下游侧泵送砼入仓。砼入仓浇筑时注意控制入仓速度，必须保证左右两侧拱肩均匀、平衡上升至拱顶，避免因一侧受压过大导致模板变形。同时准备好一台鼓风机，向正在浇筑的顶拱仓面进行送风，避免因仓面内部温度过高对浇筑人员施工不利。另需准备1～2台附着式振捣器，保证砼外露过水面浇筑质量满足要求。进口从纵0+507.892m桩号向进口方向进行浇筑，为加快施工进度，进口段配置了2台顶拱钢模台车；出口从纵0+799m向纵0+507.892m桩号方向进行浇筑，出口段配置了1台顶拱钢模台车。
3.4.6.2 进水塔、引渠底板、进口交通桥砼浇筑：其余部位的砼浇筑采用台阶法和平铺法相结合的方法。砼铺料厚控制在30～50cm，砼平仓以人工为主，振捣器为辅，先平仓后振捣，振捣作业主要采用高频插入式100mm和70mm插入式振捣器，对于模板周围、金属结构埋件以及止水附近采用70mm振捣器振捣。
（1）引渠底板过流面采用了抹面样架人工抹面成型。
（2）放空洞进口交通桥桥墩、桥台选用50mm插入式振捣器，桥身选用30mm插入式软管振捣器进行振捣，铺装层需用平板式振捣器进行振捣，采用了抹面样架人工抹面成型。
（3）出口明渠：浇筑方法参照洞身段进行，浇筑方向为从纵0+799m顺着水流方向进行浇筑。
3.4.7 施工缝处理。
砼分层分块方案报监理工程师审批后执行的。进水塔砼浇筑自下而上进行，砼层厚3m。洞身砼分为进口、出口相向浇筑，纵向每12m设一道施工缝；每24m设一道变形缝，施工缝采用人工凿毛，施工缝面安装651型橡胶止水，结构缝缝面安装355mm×1.6mm的铜片止水，止水两翼粘贴SR止水条，同时结构缝内嵌入厚度为2cm聚乙烯闭孔泡沫板作为弹性材料。边墙在高于底板30cm和拱肩下1m处各设置一道延洞轴线方向的水平施工缝，缝面安装651型橡胶止水其余部位一般水平施工缝在砼收仓后24～36小时，利用高压冲毛机或人工凿毛，竖直施工缝人工凿毛。
3.5 排水孔施工。
排水孔施工：为保证洞身内帷幕线以下（纵0+267.892）正常排水，减少山体水压力对洞身稳定破坏，按照设计蓝图计划在固结灌浆结束并验收合格后进行排水孔施工，排水孔总量为2408m，孔径为50，孔深为L=4m@3×3m，梅花型布置在顶拱135°范围内，我部利用顶拱固结灌浆时搭设好的灌浆平台架，采用20m3/min空压机，配带YT—28手风钻进行造孔施工。
4. 结论
利用现场已有资源和的优化施工技术的条件下，实现放空洞开挖、支护、浇筑安全、快速施工，这是一个施工技术管理上的难题，经过项目部技术攻关和工程实践，总结出一套适合不良地质条件下隧道快速开挖、支护、浇筑等一系列关键控制要点：
（1）放空洞开挖的出渣道路布置极为重要，既要保证挖、装、运流向畅通、又要满足作业面的布置要求。
（2）放空洞开挖采取分区开挖，快、慢结合的开挖方式，有利于开挖与支护安全，达到快速施工的目的。
（3）放空洞出口薄层顺向坡开挖支护要及时跟进，对一些关键部位采取特殊支护措施，是开挖能否顺利进行的关键。
（4）预裂和微差爆破技术的提高，是减少或避免岩体顺层滑塌的核心技术。
（5）先进的施工机具是提高开挖与支护安全、快速施工技术管理的保障。
（6）放空洞工程施工中采用自行设计制作的轻型钢模台车，在此类地下洞室砼衬砌施工中起到了决定性作用，是实现快速施工的重要施工方法之一。