雙溝水電站導(dǎo)流洞進(jìn)口塌方處理方案設(shè)計(jì)

徐懷聚，姜殿成，其其格

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130021）

1 導(dǎo)流洞工程概況

雙溝水電站為松江河梯級(jí)電站第二級(jí)電站，樞紐由混凝土面板堆石壩、岸坡式溢洪道、引水發(fā)電系統(tǒng)組成，電站總裝機(jī)2×140 MW，最大壩高110.50 m。

雙溝水電站導(dǎo)流洞布置于壩址處左岸，直線型布置，全長(zhǎng)為586.57 m，斷面形式為12 m×12 m（寬×高）城門洞型。進(jìn)口底板高程為490.00 m，出口底板高程為487.00 m，縱坡0.511%。導(dǎo)流洞進(jìn)出口為開敞式明渠，進(jìn)口明渠長(zhǎng)86.00 m，出口明渠長(zhǎng)127.43 m。導(dǎo)流洞設(shè)計(jì)流量1860 m3/s?；炷烈r砌段總長(zhǎng)度為210.0 m，其中漸變段長(zhǎng)20.0 m，漸變段襯砌厚度為2.0 m，洞身段襯砌厚度為1.0～1.2 m。錨噴段長(zhǎng)度為376.57 m，錨噴段噴混凝土厚度為0.15 m。

2 導(dǎo)流洞進(jìn)口塌方情況

雙溝水電站導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段K0+000～K0+008 m段在施工開挖過程中，于2004年5月4日發(fā)生塌方，塌方的巖石量約為800 m3，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)洞口附近的臨時(shí)支護(hù)錨桿均遭到一定程度的破壞，同時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)流洞進(jìn)口仍存在不穩(wěn)定因素，若不及時(shí)采取工程措施，可能還將繼續(xù)發(fā)生坍塌，因此需對(duì)導(dǎo)流洞塌方段進(jìn)行處理，以保證導(dǎo)流洞進(jìn)口圍巖穩(wěn)定，避免給后續(xù)施工和運(yùn)行帶來危險(xiǎn)。

3 塌方處理設(shè)計(jì)方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)提出了大開挖和加固處理兩種方案進(jìn)行比選，其中在加固處理方案中又針對(duì)加固前的臨時(shí)支護(hù)進(jìn)行了3個(gè)方案的比選。

3.1 大開挖方案

此方案考慮將現(xiàn)有不穩(wěn)定巖體全部清除，清除部位為導(dǎo)流洞進(jìn)口塌方段頂拱以上巖體及導(dǎo)流洞進(jìn)口左右兩側(cè)巖體，均按1∶0.3的邊坡進(jìn)行清挖。不穩(wěn)定巖體清除后，導(dǎo)流洞進(jìn)口段按明管進(jìn)行設(shè)計(jì)。該方案預(yù)計(jì)直接投資719.88萬元（未包括開挖后巖石表面的噴錨防護(hù)造價(jià)和其他費(fèi)用）。

3.2 加固處理方案

該方案總的思路為首先對(duì)現(xiàn)有坡面進(jìn)行防排水處理，防止雨水侵入巖體造成繼續(xù)塌方，然后自導(dǎo)流洞出口進(jìn)入，在洞內(nèi)及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，并采用錨索對(duì)導(dǎo)流洞進(jìn)口段周邊巖體進(jìn)行加固，待錨索加固施工結(jié)束后再拆除洞內(nèi)臨時(shí)支護(hù)，以便在安全環(huán)境下進(jìn)行后續(xù)的導(dǎo)流洞拉底和混凝土襯砌施工。洞內(nèi)臨時(shí)支護(hù)進(jìn)行了以下3個(gè)方案的比選。

1）鋼支撐臨時(shí)支護(hù)方案。該方案為在導(dǎo)流洞樁號(hào)K0+008～K0+020段采取臨時(shí)鋼支撐支護(hù)，支護(hù)型式為在導(dǎo)流洞中心線上布置一道高9.0 m，長(zhǎng)13.0 m，厚1.0 m的連續(xù)鋼支撐，鋼支撐主要由槽鋼、角鋼和鋼板組成。該方案預(yù)計(jì)直接投資337.62萬元（未包括巖石表面的噴錨防護(hù)造價(jià)和其他費(fèi)用）。

2）混凝土支撐臨時(shí)支護(hù)方案。該方案為在導(dǎo)流洞樁號(hào)K0+008～K0+020段采取臨時(shí)混凝土支撐支護(hù)，支護(hù)型式為在導(dǎo)流洞中心線上布置一道高9.0 m，長(zhǎng)12.0 m，厚1.0～1.5 m的連續(xù)混凝土支撐墻體，混凝土支撐主要由現(xiàn)澆混凝土墻體和鋼板組成。該方案預(yù)計(jì)直接投資306.46萬元（未包括巖石表面的噴錨防護(hù)造價(jià)和其他費(fèi)用）。

3）木垛支撐臨時(shí)支護(hù)方案。該方案為在導(dǎo)流洞樁號(hào)K0+008～K0+020段采用6個(gè)臨時(shí)木垛支撐支護(hù)，其中在導(dǎo)流洞中心線上布置4個(gè)，在導(dǎo)流洞進(jìn)口邊緣導(dǎo)流洞中心線兩側(cè)各布置1個(gè)，木垛支撐截面為2.0 m×2.0 m，高為9.0 m，木垛支撐主要由木材和鋼釘組成，該方案預(yù)計(jì)直接投資300.25萬元（未包括巖石表面的噴錨防護(hù)造價(jià)和其他費(fèi)用）。

4）方案比選。大開挖方案不但工程造價(jià)高，對(duì)周邊環(huán)境影響大，而且由于開挖后形成新的高陡邊坡，有可能出現(xiàn)新的邊坡穩(wěn)定問題，另外大開挖施工工期長(zhǎng)，將嚴(yán)重影響工程總工期，因此經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，放棄大開挖方案，采用加固方案。

加固處理方案中的3個(gè)小方案，主要區(qū)別在于臨時(shí)支護(hù)型式的不同，其中鋼支撐方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工程序多，工期較長(zhǎng)，工程造價(jià)最高；混凝土支撐方案施工程序復(fù)雜，工期較長(zhǎng)，工程造價(jià)居中；木垛支撐方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料僅需木材和鋼釘，施工簡(jiǎn)捷，工程造價(jià)最低，特別是工期短，能很好地滿足塌方搶險(xiǎn)加固臨時(shí)處理時(shí)間緊、任務(wù)急的要求，因此在加固處理臨時(shí)支護(hù)方案比選中采用木垛支撐方案。

經(jīng)綜合比較，最終采用木垛支撐臨時(shí)支護(hù)加錨索加固的設(shè)計(jì)方案。

4 選定方案設(shè)計(jì)

選定的導(dǎo)流洞進(jìn)口塌方處理方案為：首先對(duì)現(xiàn)有坡面進(jìn)行防排水處理，在導(dǎo)流洞進(jìn)口邊坡外周圈設(shè)置截水溝以排除坡面積水，盡量減少雨水侵入巖縫造成繼續(xù)塌方，然后及時(shí)在洞內(nèi)對(duì)塌方段頂拱以上巖體進(jìn)行木垛臨時(shí)支護(hù)，并采用錨索對(duì)導(dǎo)流洞進(jìn)口段周邊巖體進(jìn)行加固，待錨索加固施工結(jié)束后再拆除洞內(nèi)臨時(shí)木垛支護(hù)，進(jìn)行后續(xù)的拉底和混凝土襯砌施工，并根據(jù)工程實(shí)際情況相應(yīng)復(fù)核并加強(qiáng)了導(dǎo)流洞進(jìn)口結(jié)構(gòu)。

木垛支撐臨時(shí)支護(hù)型式為：在導(dǎo)流洞中心線上布置4個(gè)木垛支撐，在導(dǎo)流洞進(jìn)口邊緣導(dǎo)流洞中心線兩側(cè)各布置1個(gè)木垛支撐，木垛支撐截面為2.0 m×2.0 m，高為9.0 m，木垛支撐主要由木材和鋼釘組成，木材選用闊葉材B-1，長(zhǎng)2000 mm，寬200 mm，厚200 mm；扒鋸釘選用直徑 12 mm、橫長(zhǎng)180 mm、爪長(zhǎng)60 mm、尖端長(zhǎng)36 mm的鋼釘。木垛支護(hù)施工中為起到良好支承作用，利用千斤頂對(duì)木垛進(jìn)行預(yù)壓，然后打木楔擠緊，完后再用扒鋸釘將木垛連接成整體，以達(dá)到結(jié)構(gòu)整體性要求。

錨索支護(hù)方式為：在導(dǎo)流洞進(jìn)口右側(cè)和進(jìn)口上部共布置了14根2000 kN級(jí)預(yù)應(yīng)力錨索，施工順序?yàn)橄仁┕?dǎo)流洞進(jìn)口右側(cè)面的5根錨索，然后施工進(jìn)口上部的9根錨索。錨索超張拉15%，超張拉噸位2300 kN，內(nèi)錨固段長(zhǎng)度為8.0 m，鉆孔采用干孔法，孔徑均為φ110 mm，錨索鋼絞線，采用1860級(jí)7φ5高強(qiáng)度低松弛無粘結(jié)鋼絞線。錨索施工工序?yàn)樵炜住^索制作→穿索→內(nèi)錨固灌漿→錨墩施工→張拉→外錨段灌漿→外錨頭施工等。內(nèi)錨固段灌漿必須在錨索入孔24 h內(nèi)完成，灌漿采用一次性灌漿，漿體凝固后應(yīng)具有微膨脹性，7 d強(qiáng)度達(dá)到C30。

5 結(jié)語

雙溝水電站導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段塌方加固處理方案在實(shí)際應(yīng)用中取得了很好的效果，及時(shí)有效地防止了導(dǎo)流洞進(jìn)口段巖體的進(jìn)一步坍塌，給后續(xù)工程的施工創(chuàng)造了安全的環(huán)境，用較短的工期完成了加固處理，最大限度地的保證了后續(xù)工程的順利施工，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)流洞按期通水和工程按期截流的建設(shè)目標(biāo)。