溪洛渡水電站左岸泄洪洞龍落尾開(kāi)挖支護(hù)施工技術(shù)研究

吳登明, 張?jiān)^, 劉金娟

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司,四川成都 610081)

1 引 言

溪洛渡水電站是金沙江干流梯級(jí)規(guī)劃方案中規(guī)模最大的水電站,由雙曲拱壩、泄洪建筑物、引水發(fā)電建筑物等組成,最大壩高 278.00m,泄洪采用“分散泄洪、分區(qū)消能”的布置原則,總裝機(jī)18臺(tái),單機(jī)設(shè)計(jì)容量為 770MW。

泄洪洞是溪洛渡工程的主要泄洪設(shè)施,泄洪水頭、泄洪量、泄洪功率以及流速均為國(guó)內(nèi)最高水平。左岸布置 1#、2#泄洪洞,由進(jìn)水塔、有壓段、工作閘門室、無(wú)壓段、龍落尾段和出口挑坎等組成。

龍落尾段由上奧奇曲線段、斜坡連接段、反弧曲線段以及下直坡段等組成,斷面形式為圓拱直墻型,根據(jù)不同圍巖類別,開(kāi)挖斷面尺寸為 15.7m×20.6m～21.6m×23.179m(寬 ×高)。其中奧奇曲線段曲線方程式為 Z=(X2/300)+0.023X,在奧奇曲線段的起始段設(shè)置有與補(bǔ)氣洞相通的補(bǔ)氣豎井;斜坡段為奧奇曲線和反弧曲線之間的連接過(guò)渡段,斜坡與水平面的夾角為 22.5°;反弧段反弧半徑R=300m;在反弧段與下直坡段交接處設(shè)置一道突跌式摻氣坎,跌坎高度 1.5m。

2 地質(zhì)條件

1#、2#泄洪洞龍落尾段上覆巖體厚 100～250m,水平埋深 50～150m。沿線地層巖性為P2β9～P2β12層致密狀玄武巖及角礫(集塊)熔巖。沿線地層巖質(zhì)堅(jiān)硬,巖體新鮮、嵌合緊密、多呈塊 ～次塊狀結(jié)構(gòu),局部層間、層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶發(fā)育段巖體呈鑲嵌結(jié)構(gòu)。根據(jù)溪洛渡水電站壩區(qū)勘探揭示的宏觀規(guī)律,左岸泄洪洞龍落尾段層間錯(cuò)動(dòng)帶較發(fā)育,洞身段約 80%布置在 P2β12層中下部致密狀玄武巖內(nèi)。經(jīng)對(duì)壩區(qū)地應(yīng)力測(cè)試成果進(jìn)行分析,1#、2#泄洪洞龍落尾段沿線由于埋深不大,地應(yīng)力較低,地下水不活躍,出口部位處于弱風(fēng)化、卸荷帶內(nèi),局部滲水、滴水。

3 施工特點(diǎn)

(1)龍落尾開(kāi)挖體型復(fù)雜;(2)龍落尾地質(zhì)條件差,開(kāi)挖成型要求高;(3)龍落尾平均坡度為 22.5°,既不能按平洞施工,也不能按斜井施工;

(4)開(kāi)挖過(guò)程中渣料運(yùn)輸、施工排水、排渣及支護(hù)難度較大。

4 開(kāi)挖施工方案

根據(jù)龍落尾的體型特征,在龍落尾中部增設(shè)了施工支線,施工中采用分區(qū)、分層、多個(gè)工作面同時(shí)開(kāi)挖、各工作面采用溜渣井貫通,然后進(jìn)行擴(kuò)挖的施工方案。

(1)增設(shè)施工支線。

增設(shè)施工支線可以解決施工排水、渣料運(yùn)輸問(wèn)題,并且可以同時(shí)打開(kāi)多個(gè)工作面進(jìn)行施工,有利于節(jié)約施工成本并加快工程進(jìn)度。

(2)分區(qū)、分層開(kāi)挖。

1#、2#泄洪洞龍落尾段均采用“分區(qū)、分層”的開(kāi)挖方式,將龍落尾分為Ⅰ ～Ⅵ區(qū)進(jìn)行施工,且在Ⅳ區(qū)和Ⅴ區(qū)設(shè)置溜渣井,以便于施工排水和溜渣。各區(qū)分層情況如圖 1所示。

(3)開(kāi)挖方案。

圖 1 泄洪洞龍落尾分區(qū)圖

根據(jù)龍落尾開(kāi)挖施工特點(diǎn),將開(kāi)挖分成Ⅵ區(qū)施工,分述如下:

①Ⅰ區(qū)為奧奇曲線段,分三層施工。第一層厚8.5m,中導(dǎo)洞先行、兩側(cè)跟進(jìn),采用自制臺(tái)車掘進(jìn)至無(wú)法前進(jìn)為止。第二層按高度 2～3m向前掘進(jìn)至第一層開(kāi)挖面后,仍采用自制臺(tái)車向前掘進(jìn);

②Ⅲ區(qū)為斜坡段,通過(guò) 1#、2#龍落尾段中部增設(shè)的施工支線進(jìn)入Ⅲ區(qū)施工工作面,分別向上、下游進(jìn)行開(kāi)挖施工,開(kāi)挖底坡 i=15%。采用“中導(dǎo)洞先行、兩側(cè)墻跟進(jìn)”的開(kāi)挖方式,以自制臺(tái)車做為施工平臺(tái);

③Ⅱ區(qū)為龍落尾段出口反弧段,由泄洪洞出口明挖 L-1便道進(jìn)入施工工作面。采用中導(dǎo)洞先行開(kāi)挖,兩側(cè)墻擴(kuò)挖跟進(jìn),以自制臺(tái)車做為施工平臺(tái);

④Ⅳ區(qū)、Ⅴ區(qū):根據(jù)實(shí)際情況分層開(kāi)挖,分層厚度控制在每層 2.5～3.5m;且在Ⅳ區(qū)、Ⅴ區(qū)各設(shè)置了一條溜渣井,便于排水和溜渣;

⑤Ⅵ區(qū)分兩層開(kāi)挖,第一層(Ⅵ -1)區(qū)厚度為 10m左右,第二層(Ⅵ -2)區(qū)厚度為 1.5～4m(保護(hù)層)。 Ⅵ -1區(qū)采用 100B潛孔鉆機(jī)造孔,深孔梯段爆破,周邊預(yù)裂爆破;Ⅵ -2區(qū)采用手風(fēng)鉆水平造孔,周邊采用間隔裝藥雙光面爆破。

(4)爆破設(shè)計(jì)。

中導(dǎo)洞開(kāi)挖光爆孔均采用手風(fēng)鉆造孔,孔徑為 42mm,孔距為 50cm,單耗為 180～220g/m;主爆孔采用 100B進(jìn)行造孔,孔徑為 90mm,孔距為 60cm,單耗為 1.8～2.4kg/孔;側(cè)墻開(kāi)挖光爆孔均采用手風(fēng)鉆造孔,孔徑為 42mm,孔距為 50 cm,單耗為 160～180g/m。

從現(xiàn)場(chǎng)情況看,半孔率為 97%,平均超挖 9.3 cm,平整度為 5.8cm,均達(dá)到了爆破設(shè)計(jì)的預(yù)期效果(圖 2)。

圖 2 泄洪洞龍落尾頂拱開(kāi)挖效果圖

(5)支護(hù)方案。

根據(jù)龍落尾自身的特點(diǎn),緩坡段采用 T11多臂鉆造孔,吊車輔助人工插桿、注漿及掛網(wǎng),MST噴漿機(jī)噴護(hù);陡坡段采用 100B造孔,腳手架輔助人工進(jìn)行插桿、注漿、掛網(wǎng)及噴護(hù)作業(yè)。

5 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)踐證明,龍落尾開(kāi)挖施工通過(guò)在其中部增設(shè)施工支線,采用分區(qū)、分層、多工作面同時(shí)開(kāi)挖,各工作面采用溜渣井貫通進(jìn)行排水和溜渣的方案是可行的,可供類似工程借鑒。