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寶瓶水電站引水隧洞Ⅳ、Ⅴ類圍巖支護施工技術要求及安全措施

文檔作者：朱燕麗王巖文檔來源： 1．吉林省河務局 2．吉林省長泓水利工程有限責任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年12月07日
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第1O期(總第353期) 吉 林 水利 2011年1O月
【文章編號】1009—2846(2011)10--0057-02
寶瓶水電站引水隧洞Ⅳ V類圍巖支護
施工技術要求及安全措施
朱燕麗‘．王巖：
(1．吉林省河務局，吉林長春130022；2．吉林省長泓水利工程有限責任公司，吉林長春130033)
[摘要]總結了寶瓶水電站引水隧洞開挖及一期安全支護施工中防止或減少塌方的一些技術措施。包括開挖前的
地質(zhì)預測預報，控制爆破、圉巖穩(wěn)定性評價、圍巖變形監(jiān)測等。
【關鍵詞]圃巖分類；穩(wěn)定性評價；支護
[中圖分類號]TV 544+．12 [文獻標識碼]B
1 工程概況
本工程為一引水式水電站，主要由大壩樞紐、
引水發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電廠區(qū)三部分建筑物組成 混
凝土面板堆石壩最大壩高93．60m。壩頂長148m。
引水發(fā)電洞總長7 024．32m。電站總裝機容量
112MW。工程規(guī)模為中型三等工程，主要建筑物按
3級建筑物設計，次要建筑物按4級建筑物設計。
電站額定水頭139．00m．多年平均發(fā)電量4．107 5
億kW．h。年利用小時數(shù)3 510h。
引水發(fā)電隧洞布設于黑河左岸．設計引水流
量98m3／s．設計發(fā)電洞5+436．3—4+l15m段為圓
形，Ⅱ、Ⅲ類圍巖開挖半徑為6．7m，1V、V類圍巖開
挖半徑為7．0m，采用全斷面鋼筋混凝土襯砌：O+
119．5—4+l15m段為改良型馬蹄形斷面。Ⅱ 、Ⅲ類
圍巖開挖斷面直徑為7．0m，過水斷面直徑為6．8m。
Ⅳ 、V類圍巖開挖斷面直徑為7．4m．過水斷面直徑
為6．8m，采用花拱架錨掛鋼筋網(wǎng)組合襯砌型式。
Ⅳ 、V類圍巖段采用全斷面鋼筋混凝土襯砌。隧洞
洞線呈折線布置，總長7 o24．32m，；洞線圍巖類別
以Ⅲ類為主，Ⅱ、Ⅳ類次之。寶瓶水電站引水隧洞
開工以來。各洞段頻頻出現(xiàn)塌方現(xiàn)象。以至引水隧
洞的開挖支護進展非常緩慢，幾乎處于停滯狀態(tài)。
作為控制工期的引水隧洞主體工程．如何有效防
止或減少塌方現(xiàn)象成為控制工期和工程投資的關
[收稿日期]2Ol1-08—01
【作者簡介】朱燕~(1967一)。女，高級工程師，研究方向：水利工程管理。
鍵環(huán)節(jié)。以下對寶瓶水電站引水隧洞開挖及一期
支護中有效防止或減少塌方的技術措施進行總
結。
2 引水隧洞工程地質(zhì)條件
引水發(fā)電隧洞線位于走廊南山北坡高山區(qū)。
山頂海拔3100—325Om．高出河水面1 000m 以
上。洞線距岸邊150~350m。洞頂埋深一般15o．_
300m，最大埋深523m。隧洞沿線地形變化較大，溝
與梁相間。沖溝切割較深。從進121至出121。沿河道
距離約9km．河流流向總體為NW334~。在夾道溝
附近河流向西突出。隧洞沿線附近主要出露加里
東早期超基性侵入巖及寒武系中統(tǒng)(∈2)地層，巖
性主要為蛇紋巖、石英巖、千枚狀板巖夾千枚巖、
石英片巖。隧洞沿線巖層產(chǎn)狀變化較大，洞口附近
為NW270。一285。NE／60。一65。．中段為NE75。一
9OoNW 70o一80o． 出口段為NW270o一29O。SW
4Oo一6Oo。引水隧洞為深埋隧洞。洞室地下水類
型為基巖裂隙水．主要受大氣降水補給。貯存和運
移于基巖裂隙及斷層破碎帶內(nèi)。根據(jù)岸坡地形地
貌、地質(zhì)構造條件，地下水位高于洞頂，按岸坡溝
道的切割深度判斷。地下水位一般高于洞頂30—
100m，最大150m。根據(jù)水質(zhì)化學分析結果，地表水
的化學類型均為重碳酸鹽鈣鎂水．硫酸根離子含
量為25．61—2l1．85mg／L，水質(zhì)良好。對普通水泥無
一57—
吉林水利 寶瓶水電站引水隧洞IV、V類圍巖支護施工技術要求及安全措施朱燕麗等2011年1O月
腐蝕性。
3 引水隧洞開挖及一期支護控制
3．1 開挖前的地質(zhì)預測預報
根據(jù)水利水電施工地質(zhì)規(guī)程規(guī)范．地質(zhì)預報
不僅要進行圍巖類別的劃分．而且還要對未開挖
地段的地質(zhì)情況和可能出現(xiàn)的工程地質(zhì)問題：可
能失穩(wěn)或塌方段、涌沙、涌水的位置、樁號、規(guī)模及
發(fā)展趨勢等進行預報，以便預先采取措施。由于地
質(zhì)編錄與預報占用施工時間很短。設備簡單。不干
擾施工．成果快速。而且能為整個隧洞提供完整地
質(zhì)資料的優(yōu)點．本工程主要根據(jù)開挖時揭露出來
的實際地質(zhì)情況對前期勘察資料修正進而進行較
為準確的預報。故地質(zhì)編錄工作中要詳細收集地
層巖性、巖體結構、構造和節(jié)理裂隙發(fā)育情況、地
下水狀態(tài)、圍巖穩(wěn)定性等基本地質(zhì)資料．地質(zhì)工程
師還要加強地質(zhì)巡視．只有這樣才能盡可能準確
地進行地質(zhì)預報
3．2 開挖過程中的控制爆破
用光面爆破方法施工．巖層能較精確地沿設
計輪廓斷裂下來，使巖面平整，規(guī)則。并使圍巖的
整體性和穩(wěn)定性不遭受明顯的破壞。光面爆破設
計涉及到很多方面的內(nèi)容．包括炸藥的選擇，起爆
器材的選擇。起爆方法的選擇等．其中最重要的便
是光爆參數(shù)的選擇。這其中又以最小抵抗線、周邊
眼密集系數(shù)和周邊眼線裝藥密度為光面爆破的三
大要素。所以，引水隧道開挖施工中應隨地質(zhì)條件
的變化而改變相應的掘進方法和調(diào)整爆破參數(shù)．
使其圍巖較差洞段取得良好的光爆效果。然而，在
軟弱破碎巖體中進行控制爆破的難度很大．一是
爆破易導致開挖成型面差．二是爆破松動圈范圍
過大．從而破壞圍巖的自撐能力．嚴重降低圍巖的
自穩(wěn)時間，所以，在工程實踐中，只有經(jīng)過工程類
比和試驗的方法來不斷調(diào)整光面爆破參數(shù)．才能
讓實際效果與設計的預期效果相符合。
3．3 開挖后的圍巖類別鑒定及圍巖穩(wěn)定性評價
隧洞區(qū)巖體多為薄層及中厚層淺變質(zhì)巖．結
構面以層理面為主．巖體結構屬層狀結構。常呈軟
硬巖層相問的互層形式．這種層狀結構的巖體常
有層間錯動，所以層間錯動帶、原生軟弱夾層、構
造及擠壓破碎帶、泥化夾層等軟弱結構面較發(fā)育。
其變形及強度特征受層面及巖層組合等控制．可
一58一
能發(fā)生的工程地質(zhì)問題為不穩(wěn)定結構體產(chǎn)生滑
塌．特別是巖層的彎張破壞及軟弱巖層的塑性變
形。由于本圍巖分類沒有考慮地下水、巖層面與工
程洞軸線關系兩因素．所以實際分類過程中對圍
巖進行了這兩方面的修正。根據(jù)此圍巖分類標準
并結合工程區(qū)巖體特性對圍巖類別進行鑒定并對
圍巖進行穩(wěn)定性評價．著重抓好IV類圍巖的類別
劃分及圍巖穩(wěn)定性評價 進一步完善對開挖后的
地質(zhì)復查和不良洞段地質(zhì)編錄總結．以便更好地
預報塌方位置。
3．4 開挖后支護形式和支護參數(shù)的選擇
本工程大部分采取了噴錨的柔性支護措施．
即新奧法的支護理念．所以支護措施應具有及時
性、封閉性、整體性等特點。
對封閉性和整體性的認識是一致的．即對巖
面進行封閉處理。并進行錨固。阻止和限制了圍巖
變形．被加固的圍巖與支護共同受力，使圍巖與支
護構成一個復合體(受力體系)共同支護圍巖。從
而進一步提高了“圍巖一支護體系”的承載能力。
在施工中應高度重視支護形式與支護參數(shù)的
選擇，地質(zhì)人員對圍巖穩(wěn)定性進行評價后，要參與
研究圍巖支護方案，對不同類型的巖體，不同斷面
的洞室．應采用不同的支護參數(shù)。
1)Ⅳ類圍巖支護形式
對整體穩(wěn)定性較差的Ⅳ 類圍巖．一般采取了
掛網(wǎng)+系統(tǒng)錨桿+素噴砼或系統(tǒng)錨桿+噴鋼纖維混
凝土的支護方式，洞內(nèi)排水更為關鍵。
2)發(fā)育有軟弱結構面Ⅳ類圍巖支護形式
對于發(fā)育有軟弱結構面(層間擠壓破碎帶、軟
弱夾層、隨機小斷層)的Ⅳ類圍巖洞段，其支護參
數(shù)就難確定。支護時間也難操作。本工程中，從技
術可行、經(jīng)濟合理、施工便捷等方面綜合考慮，選
擇格柵鋼架或鋼支撐，或聯(lián)合使用的方案。
3)穩(wěn)定性差的V類圍巖支護形式
對穩(wěn)定性差的V類圍巖．由于其自穩(wěn)時間短，
單純使用錨噴支護是不夠的。如果洞段開挖后立
即強行噴射混凝土與錨桿作業(yè)，根本無法控制巖
體的加速變形，致使在極短的時間內(nèi)噴層破壞，錨
桿還沒有發(fā)揮作用就出現(xiàn)巖體開始崩落，最終導
致塌方 故將施工爆破后錨固改為爆破前錨固支
護．并采取分層開挖的方式。在爆破前加超前錨
桿．超前管棚或超前預灌漿。在支護上需要進一步
(下轉(zhuǎn)第62頁)
吉林水利 西藏瓦龍水電站轉(zhuǎn)輪改造分析 楊傳義等2011年l0月
(471．2萬元)，改造后年均大修費用有所減少(從
25萬元降至16．7萬元)，本次改造及十年間大修 4 結語及建議
費用合計638．2萬元．十年間由于效率提高而增加
的電能收益為308．7萬元。改造方案合理可行。
表5 水輪機改造方案經(jīng)濟評價表
注：①rX t-價格為方案比選用的估價；
② 每臺機組大修一次接25萬元計。機組在枯水期檢修，不考
慮檢修時棄水：
③ 年發(fā)電量按原設計年均發(fā)電量4410xlO4kW·h計算，電價
按目前上網(wǎng)電價O．35 JL／kW．h計算。
瓦龍水電站轉(zhuǎn)輪主要問題是葉片空蝕及效率
下降．空蝕位于葉片進El正面中央，其主要原因可
能是機組長期在低水頭高負荷區(qū)運行、葉片進口
正面脫流引起的．因此改造的重點在提高提高水
輪機的空蝕性能上。本次改造通過選用空蝕性能
好的新型轉(zhuǎn)輪。能有效的解決空蝕問題；并且當水
頭大于25．6m時．水輪機可超發(fā)至3191．5kW(對應
發(fā)電機出力為3000kW)：水輪機加權平均效率提
高約1．5％，增加了發(fā)電量。
為盡量減小改造后轉(zhuǎn)輪的空蝕．建議同時改
變機組的運行方式．避免機組長期在低水頭高負
荷區(qū)或高水頭低負荷區(qū)運行?？?
The analysis of the runner rebuilt in W along hydropower station of Tibet
Yang Chuan-yi，Song Yong-chun
Abstract：Walong hydropower station is located in the northern plateau of Tibet，with a harsh operating envi—
ronment，that is the unit runs under high-load and low-head in long-term，SO the runner blades，crown and
tail pipe located in the intake had serious cavitation．Through the site investigation and analysis of the run—
ning situation，the rehabilitation programs for the runner of the station are proposed and researched the feasi—
bility of increasing the capacity to 4x3 O00kW ．
Keywords：W along Hydropower station；runner；rebuilt
(上接第58頁)
強化，初噴混凝土后采用格構梁(鋼支撐)、錨桿來
加強支護
3．5 支護后的圍巖變形監(jiān)測
監(jiān)測變形是在開挖后開展的施工期的監(jiān)測和
巡查，掌握圍巖變形的動態(tài)資料。這是預防隧洞塌
方．特別是對已完成初期支護洞段圍巖防止再度
垮塌的重要措施。
4 采取的工程措施后取得的效果
在采用“短進尺，弱爆破，強支護，地質(zhì)預報、
控制爆破、加強監(jiān)測”等措施的施工過程中沒有出
現(xiàn)一次安全事故．架起的格柵拱架沒有出現(xiàn)一次
塌方。
一62—
5 結語
今已安全度過破碎帶、斷層段及千煤狀板巖
段隧洞開挖．僅以此總結該段工程的施工。在工程
的施工過程中我們始終堅持：在進度與質(zhì)量發(fā)生
矛盾時，先質(zhì)量后進度。質(zhì)量與安全發(fā)生矛盾時，
先安全后質(zhì)量的原則。質(zhì)量是企業(yè)的生命線，安全
是企業(yè)的效益。沒有安全談何效益，我們要堅持建
設一項水利工程造福一方的原則把工程建設成優(yōu)
質(zhì)工程?？?
參考文獻：
【1]水利水電工程錨噴支護施工規(guī)范．中華人民共和國國家經(jīng)濟貿(mào)
易委員會．發(fā)布．
【2]程良奎．噴射混凝土與2-CrY[M]．北京：中國建筑出版社，2006．
[3]王成．隧道工程【M】．重慶交通大學出版社，2007．
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[5]許時濤、夏英宣．實用測量學[M】重慶大學出~ ,2000．5．
【6]胡伍生、潘慶林．土木工程測量【M】東南大學出版社，2001．6．

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