缓倾角长斜井泄洪洞龙落尾开挖施工要点分析

水电站开挖缓倾角长斜井是关系到整体质量的一个重要施工流程，受复杂地质影响，泄洪洞龙落尾结构的开挖不仅在技术层面存在难度，还是水电站安全运行的决定性因素。例如白鹤滩水电站、溪洛渡水电站等，开挖泄洪洞龙落尾段是项目施工的一个重难点，不仅结构体型和地质条件复杂，而且边坡高，为编制开挖方案提出比较高的要求。所以，本文以某水电站工程为例，探讨缓倾角长斜井泄洪洞龙落尾开挖施工的技术要点，从中总结施工经验为其他工程提供指导。

1 工程概况

某水电站是金沙江流域梯级开发非常关键的一个枢纽工程，其中 1# 泄洪洞包括上平段、龙落尾段两部分，洞身断面的形状是城门洞型，龙落尾段则是由渥奇曲线段、斜坡段、反弧段三个部分组成，其中斜坡段的坡度达到 1：4，反弧半径经过测量为 300m ，可见该项目龙落尾结构复杂。除了 1# 泄洪洞，2#、3# 的泄洪洞龙落尾段具有相同的特点，甚至断面尺寸最大值已经达到了17. 1m×18m ，为开挖施工增加了难度。综上信息可知，缓倾角长斜井泄洪洞龙落尾作为水电站泄洪的重要主体，因其体型与地质条件复杂，在项目的开挖施工中是不可忽视的重难点。

该水电站所在地的地质构造、岩体特性复杂，组织缓倾角长斜井泄洪洞龙落尾开挖面临一系列挑战。结合项目资料总结施工特点如下：（1）该项目的龙落尾坡度是 1：4，在 14°左右，很难一次性开挖成型，所以施工人员需要在现场设置斜井，为开挖施工提供便利。

（2）因为龙落尾段的地质环境欠佳，所以对开挖成型质量提出了非常高的要求。（3）施工人员在现场布设道路存在一定难度，而且本身坡度较大，扒渣、出渣以及清渣等施工工序难度也相应增加。（4）该水电站工程中泄洪洞龙落尾段断层、错动带的分布范围比较大，岩体整体较为破碎，特别是龙落尾段覆盖层厚度有限，面对较强的卸荷裂隙发育，围岩的稳定性下降。鉴于该项目地质环境复杂，也增加了布设现场施工通道的难度，同时也埋下一些安全隐患。（5）除了以上复杂的地质环境，水文环境同样是泄洪洞龙落尾施工不可忽视的因素，考虑到该项目地下水位高，而且有比较充足的补给，开挖施工期间必须采用行之有效的排水手段，以应对水压可能对围岩造成的侵蚀。

综上，鉴于该水电站项目地质、水文条件的双重影响，本文围绕缓倾角长斜井泄洪洞龙落尾的开挖施工总结要点，完善施工方案，以提高开挖质量，保证水电站现场的施工安全。

2 缓倾角长斜井泄洪洞龙落尾开挖施工技术要点

2.1 选择开挖方案

结合缓倾角长斜井以及龙落尾结构的特征，该水电站工程选择开挖方案必须考虑多方因素，例如项目所在地的地质条件、施工周围环境、项目施工要求[1] 。该水电站工程在开挖 1# 泄洪洞龙落尾段时，施工人员采用了以下几种方法：（1）新增加支洞部分的设计；（2）对原本支洞进行扩挖；（3）分区、分层开挖。这三种方法在施工中很好地杜绝了缓倾角长斜井在开挖时可能遇到的问题[2]。通过对比可知，其他水电站工程在左岸泄洪洞的开挖施工中，同样采用施工支洞、布设溜渣井等方法，达到多个工作面同步开挖的效果，有利于提高开挖施工效率，缩短工期。对比上述两种开挖方案，能表现出对复杂地质条件以及龙落尾段体型结构良好的适应性，只是本文所述工程项目以布设施工通道为侧重点，其他水电站工程更看重使用辅助设施实现高效施工。

开挖 2# 和 3# 泄洪洞龙落尾段时，施工人员将龙落尾划分为 8 斜层，并且协调了分层高度、支护空间，这种分层开挖的方法在施工中取得有效的成效。所以，本文所述开挖方案通过对水电站工程特征的分析，无论是技术可行性还是项目整体经济性，均能保证施工质量。

2.2 爆破施工

开挖缓倾角长斜井需用到爆破技术，本文所述水电站工程中的泄洪洞，开挖洞身掺气坎时应用了光面爆破技术和手风钻造孔，爆破施工中按照分层、分区的方式，有效抑制了围岩损伤，穿孔率更高，也获得了更好的洞室成型效果。实际上在爆破施工中，施工人员优化设置了各项参数，例如孔径、单耗等，起到控制围岩松动圈的效果，设置参数见表 1。开挖掺气坎段首层时应用与洞身顶层掺气坎竖井垂直的岩面掏孔施工方法，观察已经形成了临空面，此时开始扩槽，保证了开挖精度。该项目的龙落尾段所在地质条件欠佳，所以在爆破施工中必须控制好单响药量，以免破坏薄壁结构的混凝土。以上所述爆破技术在此次泄洪洞龙落尾开挖施工中应用效率更高，并能有效防范施工风险。

表 1 爆破参数

2.3 出渣运输

根据缓倾角长斜井特征，水电站工程进行到出渣运输阶段，实际选择的运输方法非常关键。本文所述水电站工程中，1# 泄洪洞的龙落尾段将重点放在施工通道、设备布设上，切实提高了出渣、清渣的速度。

（1）施工人员将新增支洞和已有支洞扩挖两种方法组合应用，给出渣创造了便捷的条件。其中新增支洞方面，施工人员按照龙落尾的体型特点，基于水电站工程中已有 2# 施工支洞，新增加 4# 支洞，此支洞负责龙落尾后续开挖、浇筑混凝土等部分的施工，能有效规避泄洪洞出口的影响，加快施工进程。此外，4# 支洞开挖分两期进行，断面宽、高分别是7m、9m。

2# 支洞在该项目中已经完成开挖并成型，负责开挖斜坡段以及浇筑混凝土，支持龙落尾多工作面同步施工。但是结合施工现场实际情况，2# 支洞的空间高度不足，很难满足上层开挖需求。所以，施工人员在已有支洞基础上继续扩挖，以拓宽支洞空间高度。

考虑到缓倾角长斜井本身拥有较大的坡度，如果使用固有出渣设备，不仅运输效率不高，还存在诸多安全隐患。所有，施工人员选择出渣运输设备必须重点考量爬坡能力、稳定性，能高度适配缓倾角长斜井的施工环境。

（2）出渣运输过程中，施工人员合理分配现场资源。分层开挖过程中针对单工作面开挖施工效率低的问题，重新调度了施工现场资源，提高出渣效率。

2.4 开挖施工监测

缓倾角长斜井开挖施工过程中，对施工全过程进行监测，同样能提高水利工程质量 [3]。本文所述水电站工程中的龙落尾段所在地质环境复杂，施工人员在该地段增加了大量监测点，并增加采集数据的频次，重点监测是否存在围岩失稳风险。施工人员采集到的监测数据实时分析，对缓倾角长斜井泄洪洞龙落尾的施工方案做出调整。对比各个开挖层位采集到的监测数据，施工人员及时调整了支护时间点和参数，获得了更满意的支护效果。所以，对泄洪洞龙落尾开挖施工过程进行监测，是保证缓倾角长斜井施工效果的重要措施之一[4]。

3 结论

综上所述，水利工程中的缓倾角长斜井泄洪洞龙落尾开挖施工，直接关系到工程的整体质量。本文选择某水电站项目，提出了新增支洞、施工现场已有支洞扩挖、分区分层开挖等施工建议，通过对上述施工技术要点的总结，可以有效应对缓倾角长斜井龙落尾结构的复杂性，也为其他水利工程相关项目的施工提供参考。

参考文献：

[1] 薛小伟 ， 高杰熜 ， 张任兵 ， 等 . 缓倾角长斜井开挖支护施工关键技术[J]. 云南水力发电 ，2023，39（12）：128-135.

[2] 王廷 ， 黄耀英 ， 詹双桥 ， 等 . 龙落尾式泄洪洞泄流数值反馈与掺气设施布置优化 [J]. 水电能源科学 ，2023，41（05）：105-108.

[3] 刘利民 ， 张继屯 ， 吴世斌 ， 等 . 泄洪洞龙落尾底板低坍落度混凝土施工技术创新 [J]. 人民长江 ，2020，51（S2）：175-178.

[4] 杨志明 ， 郑洪 ， 詹双桥 ， 等 .“龙落尾”布置形式在高速水流泄洪洞中的应用研究 [J]. 水利与建筑工程学报 ，2019，17（02）：105-108.