玛尔挡水电站导流洞工程技术管理综述

白 涛/青海华鑫水电开发有限公司

黄艳艳/西北勘测设计研究院有限公司

【摘 要】 玛尔挡水电站地处高海拔缺氧区，机械、人员效率明显降低。工程区两岸岸坡陡峻，河谷狭窄，沿河公路布置困难，过坝交通洞、施工支洞与导流洞并行布置。导流洞工程进出口边坡高陡、洞室开挖断面大、体型复杂、工程量大。导流洞工程采取调整增设施工支洞、增设通风竖井等措施，于2013年11月28日实现过流，至今运行正常。该工程在高寒缺氧区实现了20个月的截流目标，现场管理经验可供类似项目借鉴和参考。【关键词】 玛尔挡水电站 导流洞 技术管理 实践

1 工程概况

玛尔挡水电站位于青海省海南藏族自治州同德县与果洛藏族自治州玛沁县交界处的黄河干流上。坝址地处东经100°41′30″、北纬34°40′22″，高程范围为3080～3350m，属高原寒冷地区。电站距西宁公路里程369km，西宁—果洛S101省道从坝址右坝肩通过。工程规模为一等大（1）型工程，装机容量220MW，枢纽建筑物主要由混凝土面板堆石坝、右岸泄洪放空洞、右岸溢洪道及右岸地下引水发电系统等组成。主要建筑物级别为1级，次要建筑物级别为3级。

导流洞布置于左岸，平面上设置1个转弯，隧洞全长1263.868m，进口明渠长14.455m，出口明渠长133.245m。导流洞进口底板高程为3090.0m，出口底板高程为3079m，隧洞纵坡为闸门前3.774‰，闸门后8.305‰。导流洞断面为城门洞形，过水断面尺寸13m×16m（宽×高）。导流洞封堵闸门采用闸门井方案，闸门井布置在导流洞桩号导0+451.0处，闸室底板高程为3088.5m，启闭机平台高程为3143.9m，闸门井高度45.4m，闸室段长67.5m，内设中墩，设两孔闸门，闸门孔口尺寸6.5m×16m。在桩号导0+215.339处设1#施工支洞上下岔洞、在导0+594.615处设2#施工支洞下岔洞、在导1+080.358和导0+873.471处设3#施工支洞上下岔洞。

根据青海省气象局刊布的同德县气象站1971—2000年地面气候资料统计，年平均气温0.5℃，1月平均气温最低，为-13℃，7月平均气温最高，为11.6℃。平均年降水量425.2mm，年蒸发量1482.4mm，最大风速25m/s，最大冻土深162cm。本地区气候特点是：冬季寒冷干燥，夏季凉爽，雨量集中，春、秋季短且多风，气温日、年差较大，霜期长，雨量少，蒸发大，空气湿度低。冬季受蒙古高压的控制，天气干冷晴朗，常有寒潮侵入，1—2月为全年最冷季节；春季气温回升缓慢，雨量也随之增加；夏、秋季节，因太平洋副热带高压西伸北进，带来大量的水汽，空气湿度增大，降雨量增多，其降雨量占年降雨量的70%以上。

2 工程地质条件

2.1 进口段

进口处基岩为三叠系变质砂岩，岩层走向近东西向，整体倾S，倾角55°～70°，进口处岩体强风化层厚约5m，弱风化（中—厚层）水平深60～80m，以内为微新岩体（厚层为主）。进口洞脸边坡岩体强风化，属Ⅲ2类，边坡整体稳定。

2.2 导流洞洞身段

导流洞围岩以Ⅱ类、Ⅲ类为主，约占全洞段的85%以上，仅进出口段及洞身局部结构面发育带出露少量Ⅳ类岩体。变质砂岩岩层陡倾，与洞轴线夹角小，且存在局部薄层岩体。

2.3 出口洞脸边坡

导流洞出口段位于赛日托沟口上游，基岩为三叠系变质砂岩。此处三叠系与第三系砾岩不整合面自上游至下游逐渐降低，至赛日托沟口已为第三系软岩。岩体为极薄层状（少量互层及中厚层），结构差、强度低，且赛日托沟在沟口切割深窄，岩体质量为Ⅲ2～Ⅳ类。表部覆盖层为滑坡堆积体及强风化、强卸荷第三系软岩，主要为碎裂状第三系泥质粉砂岩，岩层倾向坡外，易沿层面向坡外变形破坏。

3 工程施工特点

（1）工程区冬季寒冷，持续时间长，多年平均气温0.5℃，其中11月至翌年2月平均气温在-13～-7℃；高海拔缺氧造成机械、人员的效率降低。

（2）导流洞围岩以Ⅱ类、Ⅲ类为主，约占全洞段的85%以上，仅进出口段及洞身局部结构面发育带出露少量Ⅳ类岩体。变质砂岩岩层陡倾，与洞轴线夹角小，且存在局部薄层岩体，开挖形成临空面，围岩应力调整，边墙易板状开裂，受缓倾角裂隙影响，顶拱局部可能小范围塌方。

（3）下坝址位于军功盆地上游峡谷出口处，峡谷出口下游为盆地，地形开阔；坝址左右岸为岸顶平台，施工场地布置较为方便。

（4）导流洞布置于左岸，工程区两岸岸坡陡峻，河谷狭窄，枯水期水位约3086m，水面宽40～60m，不具备沿河施工布置公路的条件，施工交通条件较差，仅能通过过坝交通洞和施工支洞进行导流洞施工。

（5）导流洞出口有近8万m3的塌滑体，制约了出口段的施工进度。

（6）建设工期紧张。

（7）进出口边坡高陡，洞室开挖断面大，洞身体型复杂，明挖、洞挖及混凝土工程量大。

4 施工进度控制措施

早日具备过流条件是导流洞工程施工进度控制的最终目标，为确保目标的实现，采取如下措施：

（1）坚持每周例会制度，掌握进度信息，采用网络计划技术，实施动态控制，对于影响工程进度的关键因素进行专题会议，在导流洞施工中针对关键因素进行专题讨论，取得如下成果：

1）施工支洞调整。导流洞标原计划于2012年1月初开工。因各种因素影响，于2012年3月底开工。根据现场左岸低线过坝交通洞及3#施工支洞下岔洞的施工进尺情况，结合左岸低线过坝交通洞、各施工支洞及导流洞月进尺情况，2#施工支洞上岔洞到达导流洞的时间2012年5月15日；2012年1月31日3#施工支洞上岔洞全部完成，导流洞中导洞完成90m（导1+080.356～导1+170.356），3#施工支洞下岔洞2012年4月22日贯通，决定对1#施工支洞和2#施工支洞上岔洞进行调整，增设0#施工支洞和2#施工支洞下岔洞。调整后于桩号导0+215.339处设1#施工支洞上下岔洞、导0+594.615和导0+382.00处设2#施工支洞上下岔洞、导0+873.471和导1+080.358处设3#施工支洞上下岔洞。调整后单个施工支洞最大控制长度约340m，利用0#施工支洞进行导流洞进口施工。0#施工支洞的增设，解决了导流洞进口部位布置及通道的施工问题，同时为截流创造了条件。

2）导流洞进口调整。导流洞进口开挖高程为3109.7～3215.0m，开挖高度为105.3m。覆盖层及石方明挖约2万m3。为充分利用导流洞进口勘探洞，拟通过加深进口勘探洞，用来施工期通风排烟。参建各方分别于2011年12月和2012年4月对导流洞进口进行了现场查勘。从地质条件看，导流洞进口经清浮清危后，采用锚筋桩、锚索和混凝土护面板支护后，具备强行进洞条件，可解决导流洞进口因交通、供电等引起的制约工程进度问题，同时通过导流洞进口勘探洞加深，可解决导流洞的通风排烟问题。

3）通风竖井。为了改善左岸洞室群的通风条件，加快施工进度，利用左岸3161.5m高程坝轴线附近的PD09地质探洞，在过坝交通洞K0+549.15处设置一2.0m×2.0m方形的通风竖井，竖井高约41m，明显改善了施工条件。

（2）对工期提前给予奖励，对工程延误期收取误期损失赔偿金。

（3）及时办理工程预付款及工程进度款支付手续。

（4）加强合同管理，按照协商共赢的原则，针对现场问题采取业主、设计、监理、施工四方研究，确定解决方案，同时采用现场联系单的方式确定问题引起的原因，为合同管理提供依据。如对导流洞标段地质缺陷处理，严格按照现场联系单确定的部位为地质缺陷处理段，该部位按合同计量支付，其余部位因赶工原因，仅结算塌方开挖及超填混凝土。

5 充分发挥设计的龙头和监理的现场管理作用

导流洞工程实施中的重大技术问题、重大技术方案都直接关系到工程质量、工程进度及工程费用。青海华鑫水电开发有限公司（以下简称业主）对每一个重大问题都发挥设计的龙头作用，牵头组织设计、监理及施工单位认真进行研究、比较、审定；在每一个重大施工方案实施前，虚心听取各方的意见，同时也把自己的想法提出来供设计和监理考虑，并指出应注意的施工要点、难点。由于准备工作充分，对问题分析得比较透彻，经研究确定的每一重大技术方案都取得了很好的实施效果。

6 充分发挥专家们的指导作用

业主非常重视专家们对工程建设的指导作用。导流洞工程自开工以来，业主组织召开了三次协调会议，水电工程质量监督总站、国家质量监督总站到现场巡视，水电行业资深专家到现场咨询、授课等，每项活动都取得了相当的成效，在电站的建设中起了很重要的作用。专家们在肯定工作成绩的同时，提出了许多宝贵、中肯的建议：依据工程现场形象面貌，确定截流时间为2013年11月下旬，截流设计标准采用11月下旬10年一遇平均流量443m3/s，戗堤堤顶高程按11月20年一遇洪水流量1090m3/s确定为3105m；根据工程现场的交通及场地条件，截流戗堤布置在围堰上游侧，采用上戗堤截流的方案，以利于形成环形交通，保证截流抛填强度。

7 施工支洞调整及优化

7.1 招投标阶段规划施工支洞

招投标阶段低线过坝交通洞和导流洞施工支洞三维布置图见图1。

7.2 施工支洞调整及优化

导流洞具有洞线较长、进出口边坡高陡、开挖断面大、河谷狭窄、施工道路布置困难等特点，导流洞中部布置闸门井，闸门井施工对洞身施工有一定干扰。根据地形、地质条件、施工工期安排、施工现场的交通要求，为满足导流洞及围堰施工要求，在导流洞出口上游布置过坝交通洞进口，在上游围堰堰顶布置过坝交通洞出口，形成过坝交通洞；在过坝交通洞分岔形成0#、1#、2#、3#施工支洞和去闸室交通洞，利用0#施工支洞进行导流洞进口施工，利用其他施工支洞进行导流洞施工，单个施工支洞最大控制隧洞长度约 340m。

由于工程规划的左岸低线过坝交通洞及3#施工支洞下岔洞等主要通道受资金、供电及资源投入相对不足、断层影响，施工工期比原计划滞后了3～4个月，且由于投标阶段规划的施工支洞基本均以上述两条通道为起点，为了保证主体工程的施工进度，在施工期新增加了0#施工支洞，对1#施工支洞起点、长度及洞线进行了调整，同时调整了2#施工支洞进洞点为左岸低线过坝交通洞，并调整了开挖施工总体程序安排。

8 导流洞进口的优化

8.1 原设计及施工开挖方案

导流洞进口开挖高程为3109.7～3215.0m，开挖高度为105.3m。覆盖层及石方明挖约2万m3。原施工采用自上而下的开挖方案，总工期为113d。

8.2 优化方案

为探明导流洞进口段的地质情况，为明挖优化做准备，同时解决后期导流洞通风排烟，参建各方通过现场查看，形成一致意见：先施工导流洞进口上中导洞，若岩石条件较好，则改变现有开挖方式，做加强支护。

根据中导洞的地质情况，导流洞处于强风化变质砂岩、弱风化变质砂岩及微新变质砂岩，隧洞围岩分类为Ⅱ～Ⅲ2类，边坡整体稳定。

根据现场实际情况，导流洞进口岩石直立，整体条件较好，具备优化条件，这样将导流洞进口覆盖层及石方开挖按照现状加强支护，不再开挖。根据施工进度情况，导流洞进口若采用大开挖方案，将工期拖后4个月，而且处于关键线路。

为完成2013年10月截流目标，决定采用优化方案。

9 戗堤优化调整和截流时间调整

9.1 戗堤优化调整

（1）将戗堤位置由围堰轴线下游侧调整到上游侧79.25m处，使戗堤成为上游围堰堰体的组成部分。调整后的截流戗堤堤顶长约104.50m，堤顶高程3098.00m，堤顶宽调整为20m，戗堤按梯形断面设计，迎水面及背水面坡比均为1∶1.5，调整后堤长增加约20m，堤顶高程降低7m，堤顶宽减少10m，工程量减少一半以上。

（2）技施设计阶段考虑利用左岸过坝交通洞下岔洞的唯一交通条件，拟采用从左岸向右岸进占的单戗堤立堵截流方式。这个方案虽然也考虑设置了车辆运输回转场地，但场地狭小，抛投强度受到限制，应急措施发挥不了效力。另外龙口位于围堰下游侧，受河床自然坡降和龙口最大流速影响，势必特殊材料准备量要相应增大，截流风险相应随之增加。

（3）鉴于截流之前导流洞进口的0#施工支洞已经形成的有利条件，截流可以利用0#施工支洞与左岸低线过坝交通洞的下岔洞修筑道路，形成物资、截流材料的循环道路。同时提供为截流准备的特殊材料堆放场地，缩短了运输距离，保证了抛投强度，为截流创造了有利条件。

9.2 截流时间调整

根据黄河上游河段水文特性和玛尔挡水电站施工准备阶段的实际情况，截流时间调整为2013年11月下旬进行，但截流标准采用P=20%不变。经水力学计算分析，11月下旬截流平均流量为372m3/s，对应的戗堤前最高水位为3096.70m。10月20日军功站实测坝址径流量为463m3/s，11月20日实测坝址径流量为295m3/s。于是业主决定实施主河床上游围堰截流，承包商于2013年11月20日开始进占，2013年11月26日开始合龙，此时戗堤前堰址水位略低于截流所选定的标准，至11月28日完成围堰合龙，合龙历时72h，一次性截流成功。

10 施工道路调整和优化

导流洞施工道路及出口段上、下行隧道工程已经进行了部分的开挖支护施工，经过了2011—2012年的雨季及冬季，通过对现场实际情况的勘察及有关观测资料的分析，业主结合道路原有功能降低、运输量较原设计流量降低的特点，对上、下行隧洞工程进行优化。

10.1 上、下行隧道进、出口段

（1）进、出口段明洞按原设计执行。

（2）为确保进、出口段结构及洞口部位安全，加强支护，洞口20m范围内采用原设计图纸及相关设计通知。

10.2 洞内Ⅳ类、Ⅴ类围岩

洞内Ⅳ类、Ⅴ类围岩支护调整为底板部位0.77～1.0m不再开挖。根据现场实际情况，对渗水部位及地质薄弱部位进行浇筑，其余部位依据钢模台车长度跳仓浇筑，未衬砌部位底板浇筑至与排水沟平齐，并预留相应的钢筋接头。

10.3 取消车行横洞

取消施工道路K0+550～K1+034.5、SK0+525～K0+963.8段车行横洞（联系洞）工程。

11 料源平衡管理

导流洞工程提供给承包人堆放工程开挖弃渣料的弃渣场为左岸下游旗中沟弃渣场，弃渣容量为80.55万m3；左岸下游水磨沟弃渣场，弃渣容量为29.5万m3，共计约110.05万m3。导流洞工程实行料源平衡动态管理，实际出渣量约95万m3，扣除导流洞工程混凝土用量约28万m3、消能区防护围堰填筑量约35万m3、赛日托沟中弃渣估算方量约8万m3外，所有弃渣中转后全部用于64万m3围堰填筑。

12 通风竖井

为了改善左岸低线过坝交通洞及其附近导流洞施工支洞的通风条件，加快施工进度，在左岸3161.5m高程坝轴线附近的PD09地质探洞与过坝交通洞垂直相交处设置一2.0m×2.0m方形的通风竖井，竖井高约41m，通至过坝交通洞K0+549.15附近顶拱。

13 索赔管理

业主内部对索赔管理非常重视，多次组织设计、监理及施工单位等四方进行专题讨论。尤其对导流洞标段地质缺陷处理，依据合同及边界条件变化确定了相应的处理原则。比如钢拱架及塌方部位超喷混凝土按合同洞身部位喷混凝土计量计价，其余部位超填混凝土按回填混凝土计量计价（扣除利润），塌方体清运按合同不良地质石方洞挖清理。这些原则的确定，确保了公司及施工单位的利益。

14 质量和安全管理

导流洞工程自招标开始即确定了确保土建工程单元工程合格率100%，优良率90%以上，金结电气工程单元工程合格率100%，优良率95%以上，确保工程质量达到国家优质工程标准。制定了安全管理目标，即不发生责任性人身死亡和群伤事故；不发生较大及以上生产安全事故；不发生较大及以上火灾事故；不发生重大及以上交通责任事故；确保人身和设备安全，努力实现“零事故”目标；不发生造成恶劣影响的事件。

业主内部成立质量安全管理部门，会同监理单位对导流洞工程的质量、安全进行管理，同时要求承包商按照合同约定建立健全质量、安全管理组织机构及保证体系。通过现场质量安全巡视、周（月）质量安全例会、制定质量安全奖惩制度、第三方试验中心检测；水电工程质量监督总站、国家质量监督总站到现场巡视；要求承包商制定措施对原材料检测试验、测量控制、土石方明挖质量控制、洞室开挖质量控制、锚喷支护及排水孔质量控制等，对施工质量进行有效管控。质量安全管理与进度管理相辅相成，有效地促进了进度管理目标的实现。

15 结语

玛尔挡水电站地处高海拔缺氧区，机械、人员效率明显降低。工程区两岸岸坡陡峻，河谷狭窄，沿河公路布置困难，过坝交通洞、施工支洞与导流洞并行布置。导流洞工程进出口边坡高陡、洞室开挖断面大、体型复杂、工程量大。导流洞工程于2012年3月31 日正式开工，采取调整增设施工支洞、增设通风竖井、工期提前奖励、物料平衡管理、质量安全管理和现场四方协商处理机制等措施，于2013年11月5日基本完工，2013年11月28日实现过流，工程至今运行正常。该工程实现了在高寒缺氧区20个月的截流目标，现场技术管理经验可供类似项目借鉴和参考。