EPC模式下引水隧洞施工支洞的布置及优化

EPC模式下引水隧洞施工支洞的布置及优化

李亚东邵祥

中国水利水电第五工程局有限公司三分局四川成都610081

摘要：本文结合赞比亚下凯富峡水电站引水隧洞施工支洞的设置，从工程进度、履约、安全、成本等方面进行分析，总结施工支洞布置的优化和经验。

关键词：EPC承包模式；引水隧洞；施工支洞；布置优化

1施工支洞设计

1.1下凯富峡电站工程概况

下凯富峡水电站位于赞比亚首都卢萨卡东南约90km的Kafue河上，引水隧洞设计全长为4476.52米，初隧洞进口和出口两处设置渐变段外，其余洞段均为圆形洞室，全长范围内为进水口至调压井0.563%下坡。Ⅱ、Ⅲ类围岩开挖直径12m，Ⅳ、Ⅴ类围岩开挖直径13m。引水隧洞除两处渐变段为特殊衬砌体形外，其余洞段Ⅱ、Ⅲ类围岩衬砌厚度30cm，Ⅳ、Ⅴ类围衬砌80cm，衬砌后直径均为11.4m。

1.2施工支洞设计影响因素

1.2.1引水隧洞通道及通风

引水隧洞的长度是施工支洞设置数量的因素之一，施工支洞设置时首先考虑引水隧洞的长度以及进口和出口位置，确定引水隧洞的进出口位置是否可以作为施工通道进行引水隧洞的施工。除进出口外，施工支洞成为增加引水隧洞通道的必然选择，引水隧洞施工时，需将洞内开挖的石渣运出洞外，将支护、衬砌材料运至洞内，将新鲜空气通入洞内满足施工环境的要求，洞内工作面至支洞洞口的距离决定了人员、车辆、材料的进出时间，决定了通风的方案的选择。不考虑其他因素影响的情况下，较长的引水隧洞需设置更多的施工支洞，以减少运输时间及改善通风条件。

1.2.2工程地质条件

一般情况下，尽可能的缩短支洞长度,以节省工程投资，但同时需考虑地质条件的影响,山体较薄时,施工支洞较短，成本较小,但地质条件情况可能较差，安全风险较大；地质条件比较好时,埋深较厚,需要增加施工支洞的长度。

1.2.3施工成本

EPC承包模式下，只要引水隧洞能按期正常运行发电，具体如何设置施工支洞以及支洞的数量都不会影响工程承包单位的工程结算。因此，在保证上文中所提到的内容能够得到满足的情况下，应尽量减少施工支洞的实施工程量以降低工程成本，提高企业效益。

1.3赞比亚下凯富峡电站引水隧洞施工支洞的布置及优化

1.3.1施工支洞设计的分析比较

引水隧洞施工主要包括隧洞开挖及隧洞二次衬砌，为满足工期要求，开挖和衬砌阶段均分4个工作面同时进行，即进水口向下游方向、2#支洞主支交汇处向上游方向、2#支洞主支交汇处向下游方向、3#支洞主支处向上游方向。进水口向下游方向的施工通道选择有以下两个方案：

赞比亚下凯富峡引水隧洞施工通道

由施工平面布置图可知，1#施工支洞与进水口距离较近，有2个方案均可作为施工通道完成引水隧洞的施工。方案1自进口处进入引水隧洞，引水隧洞本身作为施工通道，不再单独设置施工支洞，方案2则采用1#施工支洞进入引水隧洞，具体分析如下：

（1）经济性

方案1无需进行施工支洞的开挖工作，但需在进水塔浇筑时增加一门架通道，大约需投入成本约3.5万元。而施工方案2需进行1#施工支洞的开挖支护工作以及其他临建费用，投入约550万元。赞比亚下凯富峡电站为EPC总承包合同，无论1#施工支洞是否设置，工程结算不受影响，不会为1#施工支洞单独进行工程量的计量和结算。因此，从经济性而言，方案1明显优于方案2。

（2）时间性

方案1开挖至CH0+153桩号距离相对较近，但引水隧洞断面较大；方案2开挖至CH0+153桩号距离较长但断面较小。两个方案的围岩情况也基本相同，因此开挖至CH0+153位置的时间也基本一样。就引水隧洞开挖工期而言，两个方案均无太大差别，但是引水隧洞必然要进行开挖，而施工支洞可以选择不设置。方案2增加了1#施工支洞的开挖工作任务。

（3）安全性

两个方案在开挖过程中均需穿过F5断层，引水隧洞段落必然要施工其安全风险必须要承担。但方案1相比方案2的优势在于不进行施工支洞的开挖可完全避免支洞的开挖期间的安全风险。

1.3.2方案优化

经上述分析，方案1相比方案2在经济性及安全性方面有明显优势，但在混凝土衬砌期间存在进水塔底部设置通道的问题，存在一定的施工干扰，需要加强现场施工协调和管理。经综合分析比较，赞比亚下凯富峡项目最终取消了1#施工支洞的设置，将原设计方案的1#施工支洞通道优化为采用引水隧洞进口作为施工通道的方案，该方案也得到了监理和业主的批准。

2施工效果及效益

赞比亚下凯富峡电站引水隧洞自2017年7月28日开工至2018年5月25日全部完成，历时300天，较原计划提前40天完成，施工期间的施工质量、进度、安全都得到了保障，得到了业主和监理的一致好评。

在施工组织方面，进水口往下游的工作面上层开挖高峰期间达到了282米/月，下层开挖高峰期达到了544米/月，施工进度完全得到了保障，没有因为取消1#施工支洞而对引水隧洞的开挖工作造成任何的影响；目前已进入混凝土浇筑期间，进水塔底部搭设了两个门型支架以保障引水隧洞的通行，两个通道均为单行通道，一进一出，现场运行良好，完美的解决了交通运输问题，没有因1#施工支洞的取消对引水隧洞和进水塔的混凝土施工造成影响。

在施工成本方面，通过计算，因取消1#施工支洞节约的施工成本为531.25万元，在EPC承包模式下提高了项目部的经营利润，具有显著的经济效益。

3结论

在引水隧洞施工支洞设置时，必须清醒的认识到施工支洞的设置目的是为了引水隧洞施工的主体思想,尤其是在EPC总承包合同模式下，在不影响引水隧洞施工的前提下，可尽量减少施工支洞的设置，以降低施工成本增加企业效益，同时也降低了安全风险。

参考文献：《长引水隧洞施工支洞布置》，白正广,甘晓波。

作者简介：李亚东（1987-9），男，甘肃定西人，水电五局三分局，项目副总工程师，工程师，本科，从事水利水电施工技术管理工作，QQ：443118023；电话：15828515980；