荒溝抽水蓄能電站地下施工通道布置及優(yōu)化設(shè)計

江震

(遼寧省水利廳水政監(jiān)察局，遼寧 沈陽110003)

1 概況

荒溝抽水蓄能電站位于黑龍江省牡丹江市海林縣三道河子鎮(zhèn)，下水庫利用已建成的蓮花水電站水庫，上水庫為牡丹江支流三道河子右岸的山間洼地。站址距牡丹江市145 km，距蓮花壩址43km。

荒溝抽水蓄能電站樞紐主要由以下建筑物組成:上水庫混凝土面板堆石主壩，最大壩高80.00 m，壩頂長744.20 m;上水庫厚心墻土石副壩，最大壩高8.5 m，壩頂長156.75 m;兩條輸水系統(tǒng)，其中#1輸水發(fā)電洞長為3 024.30 m，#2輸水發(fā)電洞長為3 048.95 m，主洞采用圓形斷面，洞徑為6.7 m;地下發(fā)電廠房系統(tǒng)，主副廠房位于輸水系統(tǒng)中部，尺寸為150.50 m ×24.00 m ×53.40 m(長 × 寬 × 高)，主廠房埋深約340余米。電站共安裝可逆式水泵水輪機組4臺，單機容量為300 MW。

2 地下系統(tǒng)工程施工通道布置

2.1 工程特點及施工通道布置原則

地下系統(tǒng)工程主要包括引水系統(tǒng)、尾水系統(tǒng)、廠房洞室系統(tǒng)等。工程埋藏深，最深達300 m以上，洞室多，洞挖工程量大，為整個電站施工工期的關(guān)鍵線路，因此施工通道的布置直接影響各洞室的施工條件和工程的工期。

施工通道布置原則:

1)方便工程施工，保證關(guān)鍵部位施工需要，有利于加快工程進度;

2)盡量利用永久洞室作為施工通道，節(jié)省工程投資;

3)滿足不同高程、不同洞室施工的特點與需要，滿足施工高峰期開挖出渣運輸?shù)男枰?］。

2.2 利用水工永久洞室作為施工通道

根據(jù)水工建筑物的布置，可作為施工通道的水工永久洞室主要有尾調(diào)補氣洞、通風(fēng)洞、交通洞、引水隧洞上平段和尾水隧洞，分述如下。

尾調(diào)補氣洞:尾調(diào)補氣洞與通風(fēng)洞相連通，終點位于尾水調(diào)壓井上部，故尾調(diào)補氣洞可作為尾水調(diào)壓井上部的施工通道。

通風(fēng)洞:通風(fēng)洞在末端分叉，分別通往主、副廠房頂拱，故通風(fēng)洞施工完畢后，可作為主、副廠房上部的施工通道。同時通風(fēng)洞與尾調(diào)補氣洞連通，也是尾水調(diào)壓井上部的施工通道。

交通洞:交通洞通過尾閘室上部、副廠房下部和主廠房中部，可作為尾閘上部、副廠房下部、主廠房中部和母線洞的施工通道。

引水隧洞上平段:引水隧洞上平段與#5施工支洞(施工支洞布置見下節(jié))聯(lián)合，可作為引水調(diào)壓井、引水隧洞上斜段和其自身的施工通道。

尾水隧洞:尾水隧洞與#1施工支洞(施工支洞布置見下節(jié))聯(lián)合，可作為尾水調(diào)壓井和其自身的施工通道。

利用水工永久洞室的施工通道特性見表1。

2.3 施工支洞布置

根據(jù)水工建筑物的布置以及工程施工的需要，在充分利用水工永久洞室作為施工通道的基礎(chǔ)上，本工程又布置了7條施工支洞。這7條施工支洞中，除了#1、#5施工支洞布置在樞紐左側(cè)，其他5條支洞都布置在樞紐的右側(cè)。這7條施工支洞中，#1、#4和#5施工支洞由地面進入，其它4條施工支洞均在地下永久洞室之間設(shè)置并互相聯(lián)系。各施工支洞的斷面型式均為城門洞型，#1～#6施工支洞斷面尺寸均為7.5 m ×6.5 m(寬 × 高)，#7 施工支洞斷面尺寸為 4.0m ×6.0 m(寬 × 高)。

#1施工支洞洞長645.17 m，最大縱坡為8.86%，洞口出露于尾水隧洞左側(cè)山坡上，進口地面高程為225.30 m，在樁號0+618.80處與#2尾水隧洞相交，終點與#1尾水隧洞相交，相交處#1、#2尾水隧洞的樁號分別為尾Ⅰ0+866.79和尾Ⅱ0+894.19，相交處底板高程分別為177.45 m和178.00 m。下庫出(進)水口位于下庫正常蓄水位以下，已施工完畢，不能作為施工通道出口。#1施工支洞是尾水調(diào)壓井和尾水隧洞的主要施工通道，且該支洞洞口高程位于下水庫正常蓄水位以上，進出車輛不受汛期洪水水位影響，可以保證工程常年施工。

表1 利用水工永久洞室的施工通道特性表

#2施工支洞總長1 173.87 m，最大縱坡為7.78%，起點位于交通洞樁號0+815.22 m處，尾部穿過#1、#2引水隧洞，交點處#1、#2引水隧洞的樁號分別引Ⅰ1+255.00和引Ⅱ1+255.00，交點處洞底板高程分別為137.70 m和140.40 m。#2施工支洞是引水隧洞下斜段、下平段、岔管段及壓力鋼管段的主要施工通道。

#3施工支洞洞長247.92 m，縱坡為3.41%，起點位于#2施工支洞樁號0+492.06 m處，終點與地下廠房相連接，將廠房中下部與#2施工支洞、交通洞有機地連接起來，與#2施工支洞和交通洞共同承擔(dān)廠房中下部開挖出渣。

#4施工支洞洞長825.77m，最大縱坡為7.87%，洞口出露于引水隧洞右側(cè)山坡上，進口地面高程為470.00 m。#4施工支洞尾部穿過#1、#2引水隧洞，交點處#1、#2引水隧洞的樁號分別引Ⅰ0+905.80和引Ⅱ0+905.80，交點處洞底高程均為420.25 m。#4施工支洞是引水隧洞上斜洞、中平洞和下斜洞的主要施工通道。

#5施工支洞洞長460.75m，洞口出露于引水隧洞左側(cè)山坡上，進口地面高程為575.00 m，在樁號0+518.33處與#1引水隧洞相交，終點與#2引水隧洞相交，相交處#1、#2引水隧洞的樁號分別為引Ⅰ0+660.80和引Ⅱ0+660.80，相交處底板高程均為580.25 m。#5施工支洞是引水隧洞上平段、上斜段和引水調(diào)壓井中下部的施工通道。#5施工支洞終點底板高程高于進口，有利于洞中排水，也可避免下雨時雨水倒灌。

#6施工支洞洞長335.49，最大縱坡為6.34%，起點位于#3施工支洞樁號0+163.92 m處。#6施工支洞在樁號0+294.45處與#1尾水隧洞相交，交點處洞底高程為126.70;終點與#2尾水隧洞相交，交點處洞底高程亦為126.70 m。#6施工支洞與#3、#2和交通洞相連接，是廠房下部、尾水壓力鋼管段、尾閘下部和尾水岔管段施工通道。廠房下部、尾水壓力鋼管段、尾閘下部和尾水岔管段施工工作面相對狹小，施工工序復(fù)雜，布置#6施工支洞，可以有效降低施工時與尾水調(diào)壓井及尾水隧洞的施工干擾，保證這些部位的順利、按期施工。

#7施工支洞洞長79.82，縱坡為2.32%，起點位于#6施工支洞樁號0+105.40 m處，終點與尾閘室相連接。#7施工支洞是尾閘中部的施工通道。

3 施工支洞優(yōu)化設(shè)計

3.1 施工支洞的優(yōu)化設(shè)計

施工支洞的優(yōu)化設(shè)計主要從以下幾個方面進行:

1.)為了不影響首臺機組發(fā)電，將#5施工支洞從輸水系統(tǒng)左側(cè)移至右側(cè)，這樣更有利于廠房最左側(cè)機組按時發(fā)電或提前發(fā)電［2］(#1施工支洞亦在輸水系統(tǒng)左側(cè)，但是其不在關(guān)鍵線路，對首臺機組發(fā)電無影響)。

2)兩條輸水洞距離較近，施工支洞貫穿兩條輸水隧洞后，安全性相對較差，將#2、#4施工支洞在末端分別叉開，通往尾水隧洞。

3)施工支洞封堵后，輸水隧洞的水仍然會通過封堵體向施工支洞未封堵段滲漏，為了排除滲水，適當(dāng)調(diào)整#2、#3、#6及#7施工支洞交點高程，使?jié)B水排至廠房集水井［3］。

3.2 優(yōu)化后的施工支洞布置如下:

#2施工支洞在樁號0+874.99處分叉，分別通往#1、#2引水隧洞并與其相交，交點處#1、#2引水隧洞的樁號分別引Ⅰ1+254.05和引Ⅱ1+168.18，交點處洞底板高程分別為137.70 m 和 140.40m。

#4施工支洞在樁號0+674.13處分叉，分別通往#1、#2引水隧洞并與其相交，交點處#1、#2引水隧洞的樁號分別引Ⅰ0+898.37和引Ⅱ0+858.37，交點處洞底高程均為420.25 m。

#5施工支洞洞長581.88 m，縱坡為1.11%，洞口出露于引水隧洞右側(cè)山坡上，進口地面高程為575.00 m，在樁號0+518.33處與#1引水隧洞相交，終點與#2引水隧洞相交，相交處#1、#2引水隧洞的樁號分別為引Ⅰ0+660.80和引Ⅱ0+660.80，相交處底板高程均為 580.25 m。

#6施工支洞洞長335.49，最大縱坡為6.34%，起點位于#3施工支洞樁號0+163.92 m處，起點洞底高程為134.41 m。#6施工支洞在樁號0+105.40處與#7施工支洞的起點相交，交點處洞底高程為136.96 m;在樁號0+294.45處與#1尾水隧洞相交，交點處洞底高程為126.70;終點與#2尾水隧洞相交，交點處洞底高程亦為126.70 m。

#7施工支洞洞長79.82，縱坡為2.32%，起點位于#6施工支洞樁號0+105.40 m處，起點洞底高程為137.05 m，終點與尾閘室相連接，終點洞底高程為138.90 m。#7施工支洞是尾閘中部的施工通道，同時#7施工支洞與#6和#3施工支洞相連接，可作為尾閘的永久排水通道。

交通洞、#2、#3、#6和#7施工支洞相互連接，形成一個地下施工通道網(wǎng)，該施工通道覆蓋了引水下斜洞、引水下平洞、引水壓力鋼管段、主廠房中下部、副廠房中下部、母線洞、尾閘中下部和尾水壓力鋼管段等部位。交通洞、#2、#3、#6和#7施工支洞相互連接，最終均匯至#2施工支洞和交通洞，所以，#2施工支洞和交通洞是這個地下施工通道網(wǎng)的最終控制性通道，這個兩個施工通道的通暢與否，決定著整個樞紐是否能夠順利按期施工。

另外，將#2施工支洞分叉點的洞底高程適當(dāng)抬高為142.00 m，同時將#2施工支洞與#3施工支洞交叉點的洞底高程適當(dāng)降低為140.00 m，這樣#2施工支洞的滲水可以通過#3施工支洞以自流的方式排至廠房集水井。

4 結(jié)語

荒溝抽水蓄能電站地下工程施工通道的布置及優(yōu)化設(shè)計，充分利用了水工永久洞室作為施工通道，優(yōu)化后的施工支洞布置更加科學(xué)合理，不僅解決了地下洞室的施工交通問題，也解決了施工支洞的排水問題，同時兼顧了首臺機組發(fā)電的需要，為工程的順利施工提供了良好的條件，同時也是其他抽水蓄能電站工程地下施工通道布置的參考和借鑒!

［1］李厚賢.功果橋水電站引水發(fā)電系統(tǒng)施工通道布置.［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2010(1)

［2］魏璇.水利水電工程施工組織設(shè)計指南［M］.北京:中國水利水電出版社，2001

［3］水工設(shè)計手冊.第七卷.水電站建筑物［M］.水利電力出版社，1989