猴子巖水電站引水發(fā)電系統(tǒng)施工通道規(guī)劃

徐成，楊英，石巖林

(1.國電大渡河猴子巖水電建設(shè)有限公司，四川康定626005;2.中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610072)

1 工程概述

猴子巖水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，是大渡河干流水電規(guī)劃調(diào)整推薦22級(jí)開發(fā)方案中的第9個(gè)梯級(jí)電站，采用壩式開發(fā)，樞紐建筑物主要由攔河壩、兩岸泄洪及放空建筑物、右岸首部式地下引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。

水庫正常蓄水位高程1842 m，相應(yīng)庫容6.62億m3，總庫容7.06億m3，死水位高程1802 m，調(diào)節(jié)庫容3.87億m3，具有季調(diào)節(jié)性能。電站裝機(jī)容量1700 MW(4×425 MW)，單獨(dú)運(yùn)行多年平均年發(fā)電量70.15億kW·h;上游雙江口水庫建成后多年平均年發(fā)電量為73.64億kW·h。

2 引水發(fā)電系統(tǒng)布置

引水發(fā)電建筑物布置于河道右岸，采用首部地下廠房布置方式。引水采用“單管單機(jī)”供水，地下廠區(qū)主廠房、主變室、尾水調(diào)壓室三大洞室平行布置，尾水采用“兩機(jī)一室一洞”布置格局。引水發(fā)電建筑物主要由電站進(jìn)水口、壓力管道、主廠房、副廠房、主變室、開關(guān)站、尾水調(diào)壓室、尾水洞等建筑物組成。

電站進(jìn)水口位于大渡河右岸磨子溝下游，采用岸塔式進(jìn)口，4臺(tái)機(jī)組進(jìn)水口呈“一”字型并排布置，進(jìn)水口塔體尺寸為122 m×30 m×71.5 m(長×寬×高)。進(jìn)水口底板頂高程為1781 m，塔頂高程為1847.5 m，相鄰進(jìn)水塔之間設(shè)一條沉降縫，每個(gè)塔體結(jié)構(gòu)獨(dú)立。

壓力管道采用單機(jī)單管布置，4條管道平行布置，上平段管軸線間距30 m，下平段管軸線間距30.54 m，上、下平段采用60°斜井連接，壓力管道內(nèi)徑10.5 m，單機(jī)設(shè)計(jì)引用流量368.4 m3/s，流速4.25 m/s。

發(fā)電廠房布置于大渡河右岸略靠壩軸線上游山體內(nèi)，廠房最小垂直埋深約380 m，最小水平埋深約250 m。主廠房尺寸為219.5 m×29.2 m×68.7 m(長×寬×高)，主變室尺寸為139 m×18.8 m×25.2 m(長×寬×高)，尾調(diào)室尺寸為140.5 m×23.5 m×75 m(長×寬×高);三大洞室平行布置，尾水調(diào)壓室中心線和廠房頂拱中心線間距為134.9 m，主變室與廠房和尾水調(diào)壓室間巖柱厚度分別為45 m 和44.75 m。

尾水系統(tǒng)采用“兩機(jī)一室一洞”布置格局，兩條尾水洞與調(diào)壓室的連接采用室內(nèi)交匯方式。調(diào)壓室為兩個(gè)長條形圓拱直墻阻抗式，中間采用15.5 m 厚巖柱隔開，調(diào)壓室斷面尺寸分別為64 m×20 m×57.5 m、57 m×20 m×57.5 m(長×下室寬×高)。1、2號(hào)尾水洞長度分別為805.264 m、669.318 m，主洞斷面尺寸為12 m×16 m(寬×高)。

3 施工通道規(guī)劃原則

猴子巖水電站引水發(fā)電系統(tǒng)施工通道依據(jù)以下原則規(guī)劃:

(1)充分利用省道S211、2#公路、4#公路隧道、主廠房進(jìn)風(fēng)洞、進(jìn)廠交通洞等已形成的主要通道結(jié)合各部位洞室開挖、混凝土澆筑等不同時(shí)段施工需要，從上述主要通道派生施工支洞輻射至各部位，盡可能形成循環(huán)通道或雙通道。

(2)各施工通道布置采取永久與臨時(shí)相結(jié)合的原則，充分考慮圍巖穩(wěn)定性要求，盡量不破壞圍巖的整體性。各施工支洞路線力求平面布置平順、便捷，坡度適中，以有利于行車安全，組織高效快速施工;同時(shí)盡可能減小工程量，以節(jié)省施工成本。

(3)引水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、尾水隧洞系統(tǒng)三大系統(tǒng)施工通道相對(duì)獨(dú)立，各主要施工通道均按雙車道考慮，主要施工通道路面均作混凝土硬化處理。

(4)施工通道布置時(shí)，考慮施工用風(fēng)、水、電管線路布置，盡可能為施工臨時(shí)設(shè)施預(yù)留一定的空間，為施工通風(fēng)散煙創(chuàng)造有利的條件。

4 施工通道具體規(guī)劃

本工程地下洞群施工在充分利用設(shè)計(jì)洞室兼作施工通道的基礎(chǔ)上，共規(guī)劃施工支洞13條，通道總長度為3030.43 m，具體布置見引水發(fā)電系統(tǒng)施工通道總平面布置圖(圖1)。

圖1 引水發(fā)電系統(tǒng)施工通道總平面布置圖

(1)進(jìn)水口施工支洞。

進(jìn)水口高程1840 m 以上部分通過已有的S211-3#公路進(jìn)行施工。為了解決高程1840 m以下部分的施工，布置了6#公路，從2#公路隧道至進(jìn)水口底板。6#公路起點(diǎn)為2#公路的高程1755.7 m 處，終點(diǎn)至進(jìn)水口高程1779 m 平臺(tái)，長度為518 m，平均縱坡4.6%，設(shè)計(jì)斷面尺寸為8 m×7 m，城門洞型。

(2)壓力管道施工支洞。

為了滿足壓力管道上平段、壓力管道斜管段施工，從6#公路布置壓力管道上平段支洞進(jìn)入壓力管道上平段。壓力管道上平段支洞起點(diǎn)為6#公路樁號(hào)0+453，終點(diǎn)位于1#壓力管道的(管1)0+027，長度為230 m，起點(diǎn)高程1776.5 m，終點(diǎn)高程1776.9 m，平均坡度0.2%，設(shè)計(jì)斷面尺寸為8 m×7 m，城門洞型。

為了滿足壓力管道下平段施工、壓力管道斜管段、壓力管道鋼管安裝，從4#公路隧道布置壓力管道下平段支洞進(jìn)入壓力管道下平段。壓力管道下平段支洞起點(diǎn)為4#公路樁號(hào)K0+000，終點(diǎn)位于4#壓力管道的(管4)0+400.116，長度為374.63 m，起點(diǎn)高程1703 m，終點(diǎn)高程1680 m，平均坡度8.85%，設(shè)計(jì)斷面尺寸為12.5 m×7 m，城門洞型。

(3)三大洞室施工支洞。

三大洞室開挖及支護(hù)在利用設(shè)計(jì)洞室作為通道以外，新增了5條施工支洞。所利用的設(shè)計(jì)洞室分別為進(jìn)廠交通洞、主廠房進(jìn)風(fēng)洞、主變排風(fēng)洞、尾調(diào)交通洞、壓力管道下平段、尾水管、母線洞等。新增的5條施工支洞分別為主變室上支洞、尾調(diào)中支洞、1#支洞、2#支洞、4#支洞。

主變室施工上支洞布置于主變室左端墻的上部，主要負(fù)責(zé)主變室第Ⅰ～Ⅲ層的開挖和支護(hù)。主變室上支洞起點(diǎn)為主廠房進(jìn)風(fēng)洞樁號(hào)(進(jìn))0+54.8，終點(diǎn)位于主變室左端墻，長度為99 m，起點(diǎn)高程1722 m，終點(diǎn)高程1720.6 m，平均坡度為1.3%，設(shè)計(jì)斷面尺寸為8 m×7 m，城門洞型。

尾調(diào)中支洞布置于尾水調(diào)壓室右端墻的中部，主要負(fù)責(zé)進(jìn)行1#尾調(diào)室第Ⅳ～Ⅵ層的開挖。尾調(diào)中支洞起點(diǎn)為進(jìn)廠交通洞樁號(hào)0+120，終點(diǎn)位于尾調(diào)室右端墻，長度為29.8 m，起點(diǎn)高程為1703.97 m，終點(diǎn)高程1704 m，為平段，設(shè)計(jì)斷面尺寸為8 m×7 m，城門洞型。

1#支洞布置于主廠房左端墻的副廠房底板上，主要負(fù)責(zé)第Ⅴ～Ⅶ層的開挖支護(hù)，可以與母線洞形成雙通道，并有利于提高通風(fēng)效果。廠房第Ⅴ層開挖受到壓力管道下平段處帷幕灌漿的影響，不能及時(shí)形成壓力管道下平段的施工通道，若無1#支洞，則只有通過豎井尾水連接洞出渣，將降低開挖效率。1#支洞起點(diǎn)為4#公路隧道K0+347，終點(diǎn)位于廠房左端墻，長度為200 m，起點(diǎn)高程1707 m，終點(diǎn)高程1691.5 m，平均坡度為7.75%，設(shè)計(jì)斷面尺寸為8 m×7 m，城門洞型。

2#支洞布置于尾水調(diào)壓室左端墻的中部，主要負(fù)責(zé)尾調(diào)室2#閘室第Ⅳ～Ⅵ層的開挖支護(hù)。設(shè)計(jì)要求尾調(diào)室兩單室開挖時(shí)不應(yīng)同時(shí)下降，高差應(yīng)不小于20 m，從而使兩個(gè)閘室成為相對(duì)獨(dú)立的開挖單位，因此需要為2#閘室布置單獨(dú)的通道，以便快速進(jìn)行開挖支護(hù)。若無此支洞，則2#閘室第Ⅳ層以下的開挖均需采用溜渣井進(jìn)行開挖，從而將增加開挖的難度并降低開挖進(jìn)度。2#支洞起點(diǎn)為4#公路隧道K0+256，終點(diǎn)位于尾調(diào)室左端墻，長度為88 m，起點(diǎn)高程1705 m，終點(diǎn)高程1703 m，平均坡度2.3%，設(shè)計(jì)斷面尺寸為8 m×7 m，城門洞型。

4#支洞布置于主廠房右端墻的中上部，主要負(fù)責(zé)主廠房第Ⅲ、Ⅳ層的開挖支護(hù)和巖錨梁的施工，與主廠房進(jìn)風(fēng)洞形成雙通道并便于巖錨梁的施工和第Ⅲ、Ⅳ層的開挖支護(hù)，為廠房該部位的快速施工創(chuàng)造順暢的通道條件。4#支洞起點(diǎn)為管道下平段支洞0+10.6，終點(diǎn)位于廠房右端墻，長度為80 m，起點(diǎn)高程1903 m，終點(diǎn)高程1710 m，平均坡度8.8%，設(shè)計(jì)斷面尺寸為8 m×7 m，城門洞型。

(4)尾水洞系統(tǒng)施工支洞。

尾水洞共布置4條施工支洞，分別為尾水連接洞支洞、3#支洞、尾水洞上支洞、尾水洞下支洞。

尾水連接洞支洞主要負(fù)責(zé)尾水連接洞下層的開挖支護(hù)、主廠房第Ⅸ層的開挖和混凝土施工通道。尾水連接洞支洞起點(diǎn)為壓力管道下平段支洞樁號(hào)0+187.7，終點(diǎn)位于尾水連接洞的廠縱0+74.8，長度為446 m，起點(diǎn)高程1688.6 m，終點(diǎn)高程1666.32 m，平均坡度6.76%，設(shè)計(jì)斷面尺寸為8 m×7 m，城門洞型。

3#支洞布置于調(diào)壓室附近，主要負(fù)責(zé)尾水連接洞上層開挖并作為尾水洞下層開挖的鉆爆通道。該支洞將尾水洞和調(diào)壓室分隔為相對(duì)獨(dú)立的施工部位，可以有效的減少尾水洞與三大洞室的施工干擾，將提高三大洞室和尾水洞的施工效率。3#支洞起點(diǎn)為尾水連接洞支洞0+212，終點(diǎn)位于尾水洞(尾2)0+15.8，長度為260 m，起點(diǎn)高程1674 m，終點(diǎn)高程1677 m，平均坡度1.1%，設(shè)計(jì)斷面尺寸為7 m×6 m，城門洞型。

尾水洞上支洞主要負(fù)責(zé)尾水洞上層的開挖支護(hù)。尾水隧道上支洞起點(diǎn)為省道S211，終點(diǎn)位于(尾2)0+521.567，長度為395 m，起點(diǎn)高程為1710.5 m，終點(diǎn)高程1696 m，平均坡度7.14%，設(shè)計(jì)斷面尺寸為8 m×7 m，城門洞型。

尾水洞下支洞主要負(fù)責(zé)尾水洞下層的開挖支護(hù)和混凝土施工。尾水隧道下支洞起點(diǎn)為尾水隧道上支洞0+286.4，終點(diǎn)位于(尾2)0+367.567，長度為260 m，起點(diǎn)高程1689 m，終點(diǎn)高程為1672.4 m，平均坡度8.3%，設(shè)計(jì)斷面尺寸為8 m×7 m，城門洞型。

(5)排水廊道施工支洞。

廠房排水帷幕包圍三大洞室系統(tǒng)并穿越三大洞室之間，在不同高程布置了三層排水廊道。為了盡快形成排水條件，利于廠房開挖施工，在第三層設(shè)置了一條排水廊道支洞。排水廊道支洞起點(diǎn)為尾水連接洞支洞0+134，終點(diǎn)位于第三層排水廊道，長度為50 m，起點(diǎn)高程1679 m，終點(diǎn)高程1775 m，平均坡度8%，設(shè)計(jì)斷面尺寸為3 m×3 m，城門洞型。

5 結(jié)語

猴子巖水電站引水發(fā)電系統(tǒng)洞室多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要洞室跨度大，支護(hù)型式多樣，工藝復(fù)雜，開挖支護(hù)工期緊。同時(shí)，設(shè)計(jì)要求主變室頂拱開挖應(yīng)滯后廠房和尾水調(diào)壓室頂拱開挖，三大洞室開挖程序應(yīng)考慮到方便洞室之間對(duì)穿錨索的施工，減小廠房、主變室圍巖塑性變形，引水隧洞壓力鋼管下平段、母線洞、尾水調(diào)壓室、尾水管及尾水管連接洞與機(jī)坑間隔開挖，保證洞間巖柱的穩(wěn)定。筆者在考慮上述施工重、難點(diǎn)問題的基礎(chǔ)上提出的施工通道布置，不僅能夠保證猴子巖水電站引水發(fā)電系統(tǒng)整體的開挖支護(hù)有足夠的通道、足夠的施工作業(yè)面，而且能夠保證合同工期，對(duì)類似工程具有借鑒參考價(jià)值。