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【摘要】干河泵站地下洞室开挖过程中，多种溶洞，且数量繁多，据不完全统计，溶洞数量在1000个以上，这给干河泵站的地下洞室施工安全及施工工期构成了极大困扰。干河泵站洞室施工过程中采用的岩溶区跨越技术及岩溶系统施工加固技术，为在建或待建的类似工程提供参考。
【关键词】干河泵站；地下洞室；施工技术；经济对比分析
1、工程概况
牛栏江——滇池补水工程是治理滇池水环境污染以及远期兼顾昆明、曲靖城市供水跨邻近流域的一项引水工程。工程位于云南省曲靖市的沾益县、会泽县及昆明市的寻甸县、嵩明县和盘龙区境内，由水源工程、取水（提水泵站）工程和输水工程组成。
2、岩溶区跨越施工技术
通过对强岩溶区水电站大型地下厂房洞室群施工经验，岩溶跨越技术主要有以下8种：绕道通行；拱桥跨越；防护穿越；栈桥跨越；垫渣跨越；置换跨越；避让跨越；强堵穿越。
2.1绕道通行
采用“绕道通行”跨越处理，一方面可保证主体工程的施工，另一方面可同步进行溶洞处理，由下游侧开辟新的施工通道绕行，形成新的施工通道，后续开挖与溶洞处理同步多工作面同时施工的局面，减少了溶洞处理占据的直线工期，解决了隧洞开挖施工的工期问题 。
2.2拱桥跨越及防护穿越
对发育于洞室顶部的溶洞或上下层洞室之间贯穿的溶洞，溶洞内充填物较少，则可采取钢支撑防护棚或对下层洞室进行钢筋混凝土衬砌先行穿越溶洞的技术，待开挖施工完成后，适时进行清理回填，使溶洞处理不影响主体洞室施工工期。
2.3栈桥跨越、垫渣跨越及置换跨越
洞室在开挖过程中遇到规模大、充填物多、清理工程量大的溶洞时，溶洞清理范围较大、处理跨时长，采取对洞室底板范围的溶洞充填物清理后进行混凝土置换回填，先提供施工通道进行洞室施工，溶洞其他部位与洞室同步进行处理。
2.4避让跨越
避让跨越是以超前地质预报为基础，提前探知岩溶区的分布情况，在征得设计同意的条件下，对隧洞轴线进行适当调整，以避开即将出现的影响工程施工的溶洞。
2.5强堵穿越
强堵穿越技术，一般适用于溶洞发育于洞顶且规模大，不断有充填物坠落，人员在其下部施工极不安全的情况，一般封堵完成后短时间即可开挖穿过溶洞，进行洞室正常施工。以上施工技术，适用于渗水较小或无渗水的地下岩溶区，在干河泵站地下洞室群岩溶区施工中得到了广泛应用，确保了施工期安全，极大的提高了生产效率。
3、岩溶系统施工加固技术
岩溶区地下洞室围岩处于富水环境时，许多小型隐伏溶洞的存在，导致渗流场作用不但具有力学效应，同时在施工开挖和最初运行阶段，由于渗流场从非稳定状态向稳定状态的调整，还会整体上造成围岩宏观物理力学指标降低，即渗流软化效应。渗流软化作用使得岩溶地下洞室施工期和运行期围岩整体安全稳定成为工程建设的关键问题之一。在岩溶区实际工程开挖过程中，地下洞室区域的大量的岩溶空洞，应进行灌浆回填，提高围岩质量。在这样一种不利于施工围岩稳定安全的条件下，对岩溶空洞区及围岩软弱处应及时采取灌浆回填措施，以避免围岩较差部位对地下洞室施工开挖造成影响。岩溶系统管道的加固处理至关重要，其直接影响到洞室的稳定和工程的运行安全。岩溶系统施工加固处理技术有以下4种：置换回填、灌浆加固、深层锚固、拱桥加固。
3.1置换回填。主要应用于引水发电系统大大小小的洞室与岩溶贯穿的部位，其中主厂房、调压室顶拱及边墙区域溶洞的回填处理使用居多。3.2灌浆加固。洞室群四周的深埋岩溶不宜进行追挖清理置换处理，采用灌浆加固处理。针对类似部位的处理首先采用钻孔取芯分析、CT扫描补勘准确确定岩溶分布的位置范围，然后制定相应的技术措施，最后实施加强灌浆处理。一般选用钻孔压水冲洗，高压灌浆进行加强处理。3.3深层锚固。在洞室周边15～20m范围进行C25混凝土回填后，对于回填混凝土体与洞室周边形成不利稳定交角的或悬挂式回填混凝土体，则在径向增设长锚杆、锚筋桩或预应力锚索等深层锚固措施进行加固。3.4拱桥加固。对一些与洞室贯穿范围较大、而上方又有结构建筑物（如岩锚梁）的溶洞，采取岩溶跨越技术章节中所述的“拱桥”方式对溶洞进行加固，保证围岩稳定，满足结构受力要求。
4、干河泵站富水区暗河涌水施工技术
牛栏江-滇池补水工程泵站工程引水隧洞全长3249.5m，开挖断面直径4.8m，衬砌后断面直径4m，引水隧洞全断面开挖至2+483.5桩号时遇地下暗河，暗河水量约2m3/s，造成引水2#施工支洞及已完成开挖施工的引水隧洞主洞2+483.5～2+018洞段淹没，受地下暗河涌水的影响，上述洞段停工时间长达16个月，致使引水隧洞1+380～2+868洞段的开挖支护及混凝土衬砌施工工期滞后约4个月。引水隧洞2+483.5～2+464段穿地下暗河处理成为引水隧洞能否按期完工的关键。成功实现涌水分流后，干河泵站引水隧洞上游侧的混凝土衬砌施工得到了迅速恢复，接下来面对的就是暗河涌水的封堵，其具体封堵处理流程如下：
第一步，将暗河与引水洞相交口扩挖为3.5m×2m，以便安装阀门，阀门安装后不侵占引水隧洞混凝土衬砌尺寸。同时，在暗河水面线以上洞壁环向布置插筋，插筋为25mm，插L=2m入岩1.7m，间排距1.5m，外露部份待导流钢管安装完成后与之焊接，做为导流钢管锚固点。第二步，导流钢管安装，导流钢管采用内径600mm，壁厚4mm钢管，单边导流钢管长7.5m，在钢管出口安装阀门。单节钢管长1.5m，各管节采用法兰连接。钢管底部暗河水面线30cm，钢管分节运至安装工作面，就位后进行对接，加固。为监测暗河水压力，在阀门上游侧加装了一个压力表，压力表量程为0.6MPa，通过一根10mm钢管接引至引水洞，便于观测读数。第三步，砌筑临时挡水墙，导流钢管安装完成后，在钢管内外两侧端头分别砌筑临时挡水墙。首先将内装C30混凝土的编织袋抛投于暗河底部，使水位上升，直至导流钢管1/3断面过流，停止抛投，开始在编袋上砌筑挡水墙，首先砌筑内侧挡水墙，挡水墙由两道间隔30cm的24砖墙组成，两道砖墙之间的空间采用M30砂浆充填，内侧挡水墙将导流钢管与暗河溶洞之间的空间填满。内侧挡水墙砌筑完成后，进行外侧挡水墙，砌筑工艺与内侧挡水墙相同。但在挡水墙上部预留回填混凝土输送口及回填灌浆管口。
挡水墙砌筑完成24h后，开始对两道挡水墙之间的空间进行混凝土回填，回填混凝土等级为C30/38，混凝土采用泵送入仓。混凝土回填完成24h后，进行回填灌浆。第四步，进行关阀闭水，阀门按1/3行程、2/3行程、全关3个步骤实施。前个行程完成后间隔10min进行下个行程。同时观测压力表读数，阀门全关后，压力表读数稳定在0.35MPa，小于封堵混凝土失稳水压力。最后，迅速组织进行结构混凝土衬砌施工。
5.1直接经济效益分析
采用富水岩溶区施工关键技术，岩溶发育富水区地下水处理的“报、避、排、堵”，进行超前地质预报，控制爆破，地下暗河出口封堵采用“钢管引流、超前预固结灌浆、混凝土分期封堵、闸阀封水”提高围岩力学参数，降低围岩的软化效应，提高了施工效率，保证施工过程中围岩稳定的施工方法对经济效益主要体现在以下几点：
1、管理费节余
采取地下水处理措施和未采取措施的对比分析
引水洞采用施工关键技术后对比分析
采用控制涌水技术处理方法后对比分析
2、灌浆费用结余
3、不良地质坍塌损失及恢复工作面费用节余
4、爆破成本节余
5、窝工费用，抽水费用节约
综上所述，采用富水岩溶区施工关键技术后施工直接成本为11.61+18.27+105+225+131.41+50+525=1066.29万元。
结语：采取富水岩溶区施工关键技术后，为施工安全及施工进度做出了重大贡献，避免了重大安全事故的发生，降低了风险，加快了施工进度，不仅大大降低了直接成本，社会正面效益也大大增加，产生的间接经济效益远远超过富水岩溶环境复杂地下结构施工所增加投入的有限资金。值得类似工程借鉴。
作者简介
谢沛波{1986-}，男，助理工程师，本科，
【关键词】干河泵站；地下洞室；施工技术；经济对比分析
1、工程概况
牛栏江——滇池补水工程是治理滇池水环境污染以及远期兼顾昆明、曲靖城市供水跨邻近流域的一项引水工程。工程位于云南省曲靖市的沾益县、会泽县及昆明市的寻甸县、嵩明县和盘龙区境内，由水源工程、取水（提水泵站）工程和输水工程组成。
2、岩溶区跨越施工技术
通过对强岩溶区水电站大型地下厂房洞室群施工经验，岩溶跨越技术主要有以下8种：绕道通行；拱桥跨越；防护穿越；栈桥跨越；垫渣跨越；置换跨越；避让跨越；强堵穿越。
2.1绕道通行
采用“绕道通行”跨越处理，一方面可保证主体工程的施工，另一方面可同步进行溶洞处理，由下游侧开辟新的施工通道绕行，形成新的施工通道，后续开挖与溶洞处理同步多工作面同时施工的局面，减少了溶洞处理占据的直线工期，解决了隧洞开挖施工的工期问题 。
2.2拱桥跨越及防护穿越
对发育于洞室顶部的溶洞或上下层洞室之间贯穿的溶洞，溶洞内充填物较少，则可采取钢支撑防护棚或对下层洞室进行钢筋混凝土衬砌先行穿越溶洞的技术，待开挖施工完成后，适时进行清理回填，使溶洞处理不影响主体洞室施工工期。
2.3栈桥跨越、垫渣跨越及置换跨越
洞室在开挖过程中遇到规模大、充填物多、清理工程量大的溶洞时，溶洞清理范围较大、处理跨时长，采取对洞室底板范围的溶洞充填物清理后进行混凝土置换回填，先提供施工通道进行洞室施工，溶洞其他部位与洞室同步进行处理。
2.4避让跨越
避让跨越是以超前地质预报为基础，提前探知岩溶区的分布情况，在征得设计同意的条件下，对隧洞轴线进行适当调整，以避开即将出现的影响工程施工的溶洞。
2.5强堵穿越
强堵穿越技术，一般适用于溶洞发育于洞顶且规模大，不断有充填物坠落，人员在其下部施工极不安全的情况，一般封堵完成后短时间即可开挖穿过溶洞，进行洞室正常施工。以上施工技术，适用于渗水较小或无渗水的地下岩溶区，在干河泵站地下洞室群岩溶区施工中得到了广泛应用，确保了施工期安全，极大的提高了生产效率。
3、岩溶系统施工加固技术
岩溶区地下洞室围岩处于富水环境时，许多小型隐伏溶洞的存在，导致渗流场作用不但具有力学效应，同时在施工开挖和最初运行阶段，由于渗流场从非稳定状态向稳定状态的调整，还会整体上造成围岩宏观物理力学指标降低，即渗流软化效应。渗流软化作用使得岩溶地下洞室施工期和运行期围岩整体安全稳定成为工程建设的关键问题之一。在岩溶区实际工程开挖过程中，地下洞室区域的大量的岩溶空洞，应进行灌浆回填，提高围岩质量。在这样一种不利于施工围岩稳定安全的条件下，对岩溶空洞区及围岩软弱处应及时采取灌浆回填措施，以避免围岩较差部位对地下洞室施工开挖造成影响。岩溶系统管道的加固处理至关重要，其直接影响到洞室的稳定和工程的运行安全。岩溶系统施工加固处理技术有以下4种：置换回填、灌浆加固、深层锚固、拱桥加固。
3.1置换回填。主要应用于引水发电系统大大小小的洞室与岩溶贯穿的部位，其中主厂房、调压室顶拱及边墙区域溶洞的回填处理使用居多。3.2灌浆加固。洞室群四周的深埋岩溶不宜进行追挖清理置换处理，采用灌浆加固处理。针对类似部位的处理首先采用钻孔取芯分析、CT扫描补勘准确确定岩溶分布的位置范围，然后制定相应的技术措施，最后实施加强灌浆处理。一般选用钻孔压水冲洗，高压灌浆进行加强处理。3.3深层锚固。在洞室周边15～20m范围进行C25混凝土回填后，对于回填混凝土体与洞室周边形成不利稳定交角的或悬挂式回填混凝土体，则在径向增设长锚杆、锚筋桩或预应力锚索等深层锚固措施进行加固。3.4拱桥加固。对一些与洞室贯穿范围较大、而上方又有结构建筑物（如岩锚梁）的溶洞，采取岩溶跨越技术章节中所述的“拱桥”方式对溶洞进行加固，保证围岩稳定，满足结构受力要求。
4、干河泵站富水区暗河涌水施工技术
牛栏江-滇池补水工程泵站工程引水隧洞全长3249.5m，开挖断面直径4.8m，衬砌后断面直径4m，引水隧洞全断面开挖至2+483.5桩号时遇地下暗河，暗河水量约2m3/s，造成引水2#施工支洞及已完成开挖施工的引水隧洞主洞2+483.5～2+018洞段淹没，受地下暗河涌水的影响，上述洞段停工时间长达16个月，致使引水隧洞1+380～2+868洞段的开挖支护及混凝土衬砌施工工期滞后约4个月。引水隧洞2+483.5～2+464段穿地下暗河处理成为引水隧洞能否按期完工的关键。成功实现涌水分流后，干河泵站引水隧洞上游侧的混凝土衬砌施工得到了迅速恢复，接下来面对的就是暗河涌水的封堵，其具体封堵处理流程如下：
第一步，将暗河与引水洞相交口扩挖为3.5m×2m，以便安装阀门，阀门安装后不侵占引水隧洞混凝土衬砌尺寸。同时，在暗河水面线以上洞壁环向布置插筋，插筋为25mm，插L=2m入岩1.7m，间排距1.5m，外露部份待导流钢管安装完成后与之焊接，做为导流钢管锚固点。第二步，导流钢管安装，导流钢管采用内径600mm，壁厚4mm钢管，单边导流钢管长7.5m，在钢管出口安装阀门。单节钢管长1.5m，各管节采用法兰连接。钢管底部暗河水面线30cm，钢管分节运至安装工作面，就位后进行对接，加固。为监测暗河水压力，在阀门上游侧加装了一个压力表，压力表量程为0.6MPa，通过一根10mm钢管接引至引水洞，便于观测读数。第三步，砌筑临时挡水墙，导流钢管安装完成后，在钢管内外两侧端头分别砌筑临时挡水墙。首先将内装C30混凝土的编织袋抛投于暗河底部，使水位上升，直至导流钢管1/3断面过流，停止抛投，开始在编袋上砌筑挡水墙，首先砌筑内侧挡水墙，挡水墙由两道间隔30cm的24砖墙组成，两道砖墙之间的空间采用M30砂浆充填，内侧挡水墙将导流钢管与暗河溶洞之间的空间填满。内侧挡水墙砌筑完成后，进行外侧挡水墙，砌筑工艺与内侧挡水墙相同。但在挡水墙上部预留回填混凝土输送口及回填灌浆管口。
挡水墙砌筑完成24h后，开始对两道挡水墙之间的空间进行混凝土回填，回填混凝土等级为C30/38，混凝土采用泵送入仓。混凝土回填完成24h后，进行回填灌浆。第四步，进行关阀闭水，阀门按1/3行程、2/3行程、全关3个步骤实施。前个行程完成后间隔10min进行下个行程。同时观测压力表读数，阀门全关后，压力表读数稳定在0.35MPa，小于封堵混凝土失稳水压力。最后，迅速组织进行结构混凝土衬砌施工。
5.1直接经济效益分析
采用富水岩溶区施工关键技术，岩溶发育富水区地下水处理的“报、避、排、堵”，进行超前地质预报，控制爆破，地下暗河出口封堵采用“钢管引流、超前预固结灌浆、混凝土分期封堵、闸阀封水”提高围岩力学参数，降低围岩的软化效应，提高了施工效率，保证施工过程中围岩稳定的施工方法对经济效益主要体现在以下几点：
1、管理费节余
采取地下水处理措施和未采取措施的对比分析
引水洞采用施工关键技术后对比分析
采用控制涌水技术处理方法后对比分析
2、灌浆费用结余
3、不良地质坍塌损失及恢复工作面费用节余
4、爆破成本节余
5、窝工费用，抽水费用节约
综上所述，采用富水岩溶区施工关键技术后施工直接成本为11.61+18.27+105+225+131.41+50+525=1066.29万元。
结语：采取富水岩溶区施工关键技术后，为施工安全及施工进度做出了重大贡献，避免了重大安全事故的发生，降低了风险，加快了施工进度，不仅大大降低了直接成本，社会正面效益也大大增加，产生的间接经济效益远远超过富水岩溶环境复杂地下结构施工所增加投入的有限资金。值得类似工程借鉴。
作者简介
谢沛波{1986-}，男，助理工程师，本科，