[摘要] 廣西賀州市水晶塘水電站無(wú)壓引水隧洞的施工方案,根據(jù)地形地質(zhì)條件,洞線采用折線方案,設(shè)置較多的支洞以便于施工及通風(fēng),采用光面爆破開挖、噴錨支護(hù)進(jìn)行隧洞的施工,該方案具有施工速度快,效果(益)好等優(yōu)點(diǎn)。
[關(guān)鍵詞] 水晶塘水電站;引水隧洞;施工方案
廣西賀江是珠江流域西江的一級(jí)支流,賀州市水晶塘水電站位于賀江一級(jí)支流大寧河的支流都江河中下游,壩址以上集雨面積284km2,多年平均流量1012m3/s,系一隧洞引水徑流式電站�？値�(kù)容900萬(wàn)m3,壩軸線長(zhǎng)度119125m,溢流壩最大壩高30m,溢流壩長(zhǎng)度36m,兩岸非溢流壩最大壩高3615m。無(wú)壓引水隧洞長(zhǎng)816km,最大過水流量21145m3/s,洞底寬度315m,洞高5105m,開挖斷面17133m2,電站最大水頭11517m,設(shè)計(jì)水頭113m,裝機(jī)容量3×6300kW,工程總投資9007108萬(wàn)元,全部投資回收年限7.9年。
水晶塘水電站樞紐主要建筑物由大壩、引水系統(tǒng)(包括隧洞進(jìn)水口、無(wú)壓隧洞、壓力前池、壓力鋼管)、發(fā)電廠房和110kV升壓站組成。政府規(guī)定的施工期限2002年8月開始準(zhǔn)備,2004年3月機(jī)組投入運(yùn)轉(zhuǎn),2004年4月底完工,水晶塘水電站引水隧洞工程量大,材料運(yùn)輸較遠(yuǎn),施工難度較大,從工程總進(jìn)度計(jì)劃看,2002年10月開工到2004年4月完工,隧洞土石方開挖施工強(qiáng)度達(dá)到1151萬(wàn)m3/月,所以水晶塘水電站總進(jìn)度計(jì)劃根據(jù)引水隧洞施工期限20個(gè)月來(lái)進(jìn)行安排。攔河壩為混凝土重力壩,可以在2002～2003年第一個(gè)枯水期壩體混凝土澆筑到250m高程,為全年施工創(chuàng)造條件。發(fā)電廠房布置在右岸旱地平臺(tái),采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),可以在2003年汛期到來(lái)前澆筑到安裝間樓層,高于10年一遇洪水位。
由于引水隧洞總長(zhǎng)816km,工程量大,投資占整個(gè)土建工程費(fèi)約50%,在廣西區(qū)內(nèi)水電站建設(shè)中是相當(dāng)罕見的,引水隧洞施工組織設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到整個(gè)工程能否順利進(jìn)行施工的關(guān)鍵。其中引水隧洞施工方案的采用關(guān)系到整個(gè)工程的投資和工期。本文就水晶塘水電站引水隧洞的施工方案進(jìn)行分析研究,為類似工程的設(shè)計(jì)和施工提供借鑒。
1 縮短單線洞長(zhǎng)
由于水晶塘水電站引水隧洞線較長(zhǎng),為了加快引水隧洞的施工進(jìn)度,根據(jù)地質(zhì)、地形條件,引水隧洞洞線采用折線方案,設(shè)置較多的支洞,將隧洞轉(zhuǎn)折點(diǎn)設(shè)在沖溝地表下面或露出地表的地方,洞底距地表較近,選擇地質(zhì)條件好,容易布置出碴洞口,施工、棄碴方便,且各支洞口在距溝底有一定高差的溝岸上,這種隧洞折線布置方式雖然比隧洞直線開挖工作面少的方案工程量稍大,但隧洞折線布置將816km的引水隧洞分成6段,最長(zhǎng)開挖段為1165km,縮短了引水隧洞的單線長(zhǎng)度,而且12個(gè)工作面可以同時(shí)開挖施工,改善了隧洞施工的通風(fēng)條件,縮短通風(fēng)、排煙的循環(huán)時(shí)間,保證了工程進(jìn)度,施工期可以縮短8～10個(gè)月,為早日引水發(fā)電發(fā)揮效益創(chuàng)造良好條件,比采取直線隧洞方案多獲得1800萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。
2 調(diào)整進(jìn)出口和支洞口位置
根據(jù)水晶塘水電站引水隧洞的布置,結(jié)合地形、地質(zhì)條件及施工、管理要求確定隧洞進(jìn)出口的位置。隧洞進(jìn)出口段應(yīng)盡量垂直于等高線,交角不小于30°。在保證引水流量和設(shè)計(jì)水頭不變的情況下將洞口支洞3、支洞4、支洞5、出洞口調(diào)整布置在山體穩(wěn)定,施工、棄碴方便,地質(zhì)條件好,避開洪水威脅,對(duì)外交通方便,風(fēng)、水、電容易供應(yīng),材料運(yùn)距較短的地方。解決了支洞3、支洞4、支洞5、出洞口的山體穩(wěn)定、對(duì)外交通和水、電供應(yīng)難等問題,加快了引水隧洞的施工進(jìn)度,減少工程投資約230萬(wàn)元。
3 噴錨支護(hù)法施工
在水晶塘引水隧洞開挖采用光面爆破,開挖后采用“新奧法”施工新工藝對(duì)隧洞開挖進(jìn)行噴錨支護(hù),即隧洞開挖之后圍巖變形以前及時(shí)噴射混凝土,要求噴射混凝土與圍巖緊密結(jié)合,防止因開挖引起的圍巖松散和坍塌,在隧洞洞身開挖后噴射一層3～5cm的混凝土,根據(jù)圍巖的穩(wěn)定情況加上錨桿支護(hù)以穩(wěn)定圍巖;水晶塘水電站無(wú)壓引水隧洞,隧洞跨度為315m,根據(jù)巖層條件選擇支護(hù)類型。圍巖穩(wěn)定時(shí)可以不支護(hù);基本穩(wěn)定的圍巖,噴射5cm厚的混凝土與長(zhǎng)115～2m、間距018～1m的錨桿聯(lián)合支護(hù);穩(wěn)定性較差的圍巖,噴射10cm厚的混凝土與長(zhǎng)115～2m、間距018～1m的錨桿聯(lián)合支護(hù);不穩(wěn)定性的圍巖,噴射15cm厚的混凝土與長(zhǎng)115m～2m、間距018～1m的錨桿加鋼筋聯(lián)合支護(hù)。噴錨混凝土支護(hù)的錨桿采用楔縫式錨桿,錨桿直徑16mm以上,每延長(zhǎng)1m布6根,每根長(zhǎng)約115m。這種噴錨支護(hù)施工方法可以使襯砌和洞室開挖同時(shí)施工,收到了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,質(zhì)量都達(dá)到預(yù)計(jì)要求。它與沿用的現(xiàn)澆混凝土及鋼筋混凝土襯砌相比,混凝土量減少50%以上,木材可以全部節(jié)省,出碴量可以減少15%～20%,勞動(dòng)力節(jié)省50%左右,工程造價(jià)降低50%,施工速度加快一倍以上。
4 進(jìn)出洞口段的支護(hù)型式
水晶塘引水隧洞進(jìn)出口段大多處于全強(qiáng)風(fēng)化巖層,施工時(shí)易塌方,原設(shè)計(jì)為漿砌石襯砌,為確保進(jìn)出洞口安全,將漿砌石襯砌改為混凝土、鋼筋混凝土或復(fù)合襯砌方式,將隧洞進(jìn)出口段的支護(hù)型式延伸到洞身(延伸長(zhǎng)度根據(jù)地質(zhì)情況確定),使隧洞進(jìn)出口的支護(hù)和洞身支護(hù)結(jié)合成整體,這樣既保證了隧洞進(jìn)出口段的安全穩(wěn)定,同時(shí)也保證了施工進(jìn)度。
5 提前部分項(xiàng)目的施工
引水隧洞的支洞2～支洞3、支洞3～支洞4、支洞4～支洞5等3段隧洞線較長(zhǎng),加之出碴洞口距離林區(qū)公路較遠(yuǎn),施工強(qiáng)度較大,為使引水隧洞按時(shí)開工,改善隧洞的通風(fēng)條件,縮短通風(fēng)、排煙的循環(huán)時(shí)間,將支洞2～支洞3、支洞3～支洞4、支洞4～支洞5的洞口開挖提前到前期準(zhǔn)備階段進(jìn)行施工,這不僅改善了洞內(nèi)工作條件,也加快了隧洞開挖的施工進(jìn)度。
6 結(jié)語(yǔ)
近幾年來(lái),賀州市開發(fā)的引水式水電站中,采用引水隧洞引水的設(shè)計(jì)方案比較多,由于隧洞出口的上覆巖體厚度較薄,洞口的排水、防水和支撐要引起足夠重視;隧洞線比較長(zhǎng),選擇合理的施工支洞位置,增加工作面,改善通風(fēng)、排水和運(yùn)輸條件,采用先進(jìn)的施工方法,保證施工質(zhì)量,對(duì)縮短工期起到重要作用。
