[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(kāi)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。總庫(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(guò)水流量21145m3/s,洞底寬度315m,洞高5105m,開(kāi)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(kāi)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(kāi)工到2004年4月完工,隧洞土石方開(kāi)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(jiàn)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(wèn)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(kāi)挖采用光面爆破,開(kāi)挖后采用“新奧法”施工新工藝對(duì)隧洞開(kāi)挖進(jìn)行噴錨支護(hù),即隧洞開(kāi)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(kāi)挖引起的圍巖松散和坍塌,在隧洞洞身開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)挖的施工進(jìn)度。

6　結(jié)語(yǔ)
近幾年來(lái),賀州市開(kāi)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。