中国葛洲坝集团第三工程有限公司 陕西省 西安市 710000
摘要：本电站是巴基斯坦在建和已建的最大水电工程。本工程具有工程量大、结构复杂、施工战线长、部位分散、工期紧迫、地质条件复杂多变等特点，施工技术难度世界罕见。对施工工艺进行了分析。
关键词：开挖；强支护施工工艺
1.总工程概况
NEELUM-JHELUM（以下简称“N-J”）水电站工程位于AZAD JAMMU & KASHMIR州，为长隧洞引水式水电站。本工程在NEELUM河上的NAUSERI建拦水坝和取水口，开挖一条穿过JHELUM河的引水隧洞将河水引入设在CHATTAR KALAS的地下电站厂房，利用其间河水天然落差发电，电站尾水经尾水洞再次汇入JHELUM河。电站总装机容量963MW，工作水头为420m。
2．穿河段施工条件
其中JHELUM段的804米钢衬穿河段更是难点中的重点。该段为双线引水隧洞，为防止隧洞的收敛变形，左洞洞径尺寸由原来的9.05（高）X8.45（宽）更改为9.95（高）X9.25（宽），右洞洞径尺寸由原来的9.05（高）X8.45（宽）更改为9.40（高）X8.85（宽）。穿河段位于JUELUM河床的下方的垂直200米，施工过程中的最大涌水量1500L/min。排水和渗水成为本段工程的一大难点。采用人工钻爆法开挖，开挖完成立即进行初喷—水涨式锚杆—超前锚杆（超前管棚）—刚肋条—复喷一系列的快速强支护。因为上述的施工的有序进行，大大提高了施工质量，从而保证了穿河段的稳定和安全。
3.穿河段施工以及工艺流程
3.1 钻爆开挖
根据现场实际施工情况，为确保施工过程的安全，若是Q3（根据上一循环开挖情况，采取Q-系统判定）岩石时，开挖的进尺3米，是是Q3以上（Q4、Q4a）则进尺为2.5米的短循环。爆破采取非电雷管分段爆破，遵循多打孔，少装药的原则，对每一循环的装药量均严格控制，爆破的质量，不允许欠挖，同时也要不发生超挖。对于短循环的开挖工作，严格按照爆破设计施工，在装药过程中进行监督执行情况，关注最大单响药量，严格执行分段非电雷管的操作，目前穿河段使用的是1-10段的半秒雷管。在执行质检的过程中，若是发现少装药或者超量装药，则进行制止，并要求严格按照爆破设计的规定进行施工装药。做到装药前，检查爆破孔。装药中，监督装药执行情况。装药后，检查爆破情况以及岩石状况。
图一：隧洞开挖爆破设计
3.2初喷混凝土
初喷混凝土均采用C35（喷护配合比见下图）钢纤维喷护。为确保喷护质量，采用层层喷护法，如遇渗水地方，每喷一层待凝10-15分钟，然后再进行喷护下一层。喷护速率采用最佳的12stroke/min,以减少喷护的回弹和保证喷护的密实度。在速凝剂的使用方面是用最大率的12L/min,确保喷护料能够快速有效的封住裸露岩石。目前在穿河段喷护料的最长使用时间可以到达240分钟，如遇喷护料较干的情况，则要进行塌落度测试，然后视塌落度添加减水剂。整个喷护过程中，质检人员将进行旁站，进行监督喷护的规范操作执行情况，观察回弹和速凝剂的用量，喷护的距离，喷护的角度，加强整体的施工质量，确保施工能够在控制下稳定进行。
图三：减水剂的添加时间以及用量
3.3 水涨式锚杆
水涨式锚杆的数据，长4米，直径24mm，一种由外径大于锚孔孔径的无缝钢管加工制作成的双层凹形管状杆体。把该钢管放入锚杆孔后用高压水使其膨胀，高压水的压力达到240MPA，在膨胀过程中，水胀式锚杆将产生永久变形，锚杆管壁与锚杆孔的不规则孔壁完全贴合，由于整个锚杆体产生了摩擦力和自锁力，从而加固了岩体，并且能够迅速形成有效的支护。目前NJ工程所使用的水涨式锚杆是Atlas生产的高性能水涨式锚杆。目前，最有效的对水涨式锚杆进行质量检测就是拉拔试验。在穿河段的水涨式锚杆进行拉拔试验，均达到了拉拔的设计要求。
试验步骤如图示意：
第一步：安装水涨式锚杆并进行高压注水
第二步：焊接拉拔试验的辅助工具
第三步：安装水涨式锚杆的配套设备
第四步：进行拉拔试验
3.4超前支护
目前在穿河段使用的超前支护为超前管棚以及超前锚杆。
超前锚杆为长7米，直径=25mm的全注浆砂浆锚杆。在进行短循环（开挖进行小于2.5米）时，超前锚杆的重叠能够达到4.5米，能够有效的形成超前支护，较好的为下一循环的开挖提供了有效的保障。
超前管棚
超前管棚分为两种。其一为长12米，直径D=89/76mm，壁厚6.5mm。首先多臂钻采用76#的钻头进行打孔至12米，然后用133#的钻头进行扫孔，随后在多臂钻的辅助之下完成整根管棚的安装。整个超前管棚的支护能起到很好的支护效果，在断层带以及渗水段尤为重要，在开挖过程中能够好的保证岩石的整体性，给开挖提供很好的施工和安全环境。同时对整个管棚施工的质检工作是相当严格的。在管棚的安装过程中，严格控制管棚的外露长度，不允许外露超过30cm，用以保管棚的整体性。在管棚上进行点焊梅花孔，提高管棚和孔之间缝隙的灌浆质量，从而提高整体管棚的灌浆质量。
其二种管棚为自进式管棚，长13.3米，直径D=89/75mm,壁厚7mm。由于管棚和孔采用自进式的方式进行打孔安装，整体联接性的效果较12米管棚有明显的提高，安装速度也较之前的安装有较快的提高。由于孔和管棚的贴合性较好，在安装完成之后，只需要进行简易的卡缝，漏浆少，可以获得较好的灌浆效果。
3.5钢格栅支护
钢拱架的示意图
钢拱架的材料为D=19mm的螺纹钢依据隧洞洞径分块焊接形成，在洞外进行焊接加工，在洞内进行拼接组装，最后形成完整的具有强支护功能的钢拱架。每一榀完整的刚拱架的重量为539KG。为保证刚拱架的安装质量，必须是安装之前测量定位，安装过程中每一小块进行测量验收，整体安装完成之后进行整体测量验收。整体刚拱架的安装对遇水断层带有很好的强支护作业，目前在穿河段的断层带已经完成安装21（T4L+415-382）榀刚拱架，效果显著，极大的提高了安全性能。在整体拱架安装过程中，需要测量放样进行的准确安装，以确保拱架的不会嵌入开挖线之内。
在边顶拱拱架安装完成之后，进行复喷，每喷完5m³钢纤维之后，则需要30-40分钟的待凝。增强喷护的质量效果，减少钢拱架之间的喷护空腔。
在上述的开挖和支护工作过程中，必须严格遵守各项技术规范，确保了穿河段的施工安全稳步推进。
论文作者:李勇,汪正利
论文发表刊物:《防护工程》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/13
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