精河二級(jí)樞紐導(dǎo)流洞設(shè)計(jì)優(yōu)化及施工

李翔

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆烏魯木齊 835400）

精河二級(jí)樞紐導(dǎo)流洞設(shè)計(jì)優(yōu)化及施工

李翔

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆烏魯木齊 835400）

本文針對(duì)精河二級(jí)樞紐導(dǎo)流隧洞工程存在的設(shè)計(jì)問題，通過樞紐區(qū)域地形地質(zhì)調(diào)查分析研究后，進(jìn)行了設(shè)計(jì)布置優(yōu)化，并采取相應(yīng)的施工技術(shù)措施，降低了工程投資和加快了工程進(jìn)度，保障了工程順利進(jìn)展。

導(dǎo)流隧洞；設(shè)計(jì)布置優(yōu)化；施工措施；精河二級(jí)樞紐

1 工程概況

1.1 地理位置

精河二級(jí)樞紐導(dǎo)流洞工程位于新疆博樂市精河縣境內(nèi)，精河一級(jí)支流冬吐勁河峽谷入口處。精河二級(jí)導(dǎo)流洞至精河縣城64 km，距博樂市147 km，距伊寧市310 km，距奎屯市244 km，距烏魯木齊市484 km。精河縣城到烏魯木齊市另有鐵路，里程413 km。

1.2 導(dǎo)流洞設(shè)計(jì)參數(shù)

導(dǎo)流洞設(shè)計(jì)布置在河道右岸，底板進(jìn)口高程745 m，出口高程741.44 m，全長(zhǎng)762.2 m，轉(zhuǎn)彎半徑250.0 m，縱坡為0.5%。為城門洞型，洞底寬4.5 m，直墻高4.0 m，拱高1.5 m，頂拱中心角134.76°。

1.3 地質(zhì)、地形條件

1.3.1 地質(zhì)條件

導(dǎo)流洞布置在壩址右岸，沿地面高程725～947 m，地形坡度45°～80°。隧洞沿線穿越地層主要為石炭系中統(tǒng)（C2dnb）灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r。巖石飽和抗壓強(qiáng)度為40.1～154.7 MPa，平均值為64.9 MPa，屬堅(jiān)硬巖類。

隧洞沿線穿越一個(gè)向斜褶皺及多條斷層，斷層多為壓扭性逆斷層，走向以NW向?yàn)橹鳎瑪鄬悠扑閹挾纫话?.2～2.0 m，主要由碎裂巖組成，夾少量糜棱巖和斷層泥。隧洞整體穩(wěn)定性較好，由于隧洞穿越多條斷層及褶皺，受其影響，局部洞段圍巖穩(wěn)定性差，成洞條件差；由裂隙統(tǒng)計(jì)結(jié)果，存在對(duì)洞身穩(wěn)定不利的結(jié)構(gòu)面組合，施工過程中可能出現(xiàn)塌方、掉塊等不良地質(zhì)問題。

1.3.2 進(jìn)、出口地形條件

導(dǎo)流洞進(jìn)口段邊坡坡高65～70 m，自然邊坡坡度約70°，巖層產(chǎn)狀與坡面呈大角度斜交，附近裂隙發(fā)育程度相對(duì)較弱，邊坡整體穩(wěn)定性較好。

導(dǎo)流洞出口段邊坡坡高約35 m，自然坡度30°～65°，地層巖性主要為石炭系中統(tǒng)C2dnb-2（4）巨厚層、厚層灰?guī)r。構(gòu)造裂隙發(fā)育程度較高，邊坡現(xiàn)狀整體穩(wěn)定。

該工程開工時(shí)間2016年9月1日，計(jì)劃完工時(shí)間2017年9月20日，工期385 d。導(dǎo)流洞工程在整個(gè)樞紐工程的關(guān)鍵線路上，受施工截流時(shí)段的限制，因此工期要求較緊。

2 導(dǎo)流洞設(shè)計(jì)布置及施工存在的問題

由于進(jìn)口段邊坡高山體陡峭，地形條件復(fù)雜等問題，導(dǎo)致進(jìn)口閘室石方明挖較大，投資相對(duì)較高；施工道路布置困難，機(jī)械設(shè)備無法到達(dá)頂部進(jìn)行施工，施工效率降低，將加大人力和物力投入，投資費(fèi)用相對(duì)增加。

工程施工條件受限：開工時(shí)間較晚，施工生活營(yíng)區(qū)、生產(chǎn)設(shè)施建設(shè)和施工前期準(zhǔn)備還需花費(fèi)一定時(shí)間，進(jìn)入10月以后，白天逐漸縮短，相應(yīng)施工有效時(shí)間縮短，12月份進(jìn)入冬季，平均氣溫達(dá)到-12.5℃，最低氣溫達(dá)到-35.6℃，4月份進(jìn)入春季，平均氣溫達(dá)到11.5℃，施工時(shí)間受限；5月至9月為主汛期，汛期導(dǎo)流洞進(jìn)口至出口沿河道左岸的道路無法保障正常通行，只能依靠導(dǎo)流洞自身充當(dāng)施工道路，汛期影響工程進(jìn)度；火工材料管控較嚴(yán)，相關(guān)審批手續(xù)多且時(shí)間長(zhǎng)，程序復(fù)雜。

3 導(dǎo)流洞設(shè)計(jì)布置優(yōu)化

針對(duì)導(dǎo)流洞設(shè)計(jì)布置存在的上述問題，施工階段設(shè)計(jì)布置進(jìn)行了優(yōu)化。設(shè)計(jì)布置具體優(yōu)化方案：導(dǎo)流洞進(jìn)口位置向下游調(diào)整了40.93 m，導(dǎo)流洞出口洞身增加4.5 m，出口消力池段向洞內(nèi)平移4.5 m。

3.1 進(jìn)口位置調(diào)整后成效

1）導(dǎo)流洞進(jìn)口段邊坡坡高降低，石方明挖減少，調(diào)整前8萬m3，調(diào)整后減至1.9萬m3，減少近6萬m3。

2）導(dǎo)流洞進(jìn)口段邊坡坡高降低，修建臨時(shí)道路，機(jī)械設(shè)備能夠到達(dá)頂部進(jìn)行施工，施工地形條件得到改善，施工效率提高，施工進(jìn)度加快，減少人力和物力投入，投資費(fèi)用相對(duì)降低。

3）導(dǎo)流洞洞身縮短，調(diào)整前762.2 m，調(diào)整后716.5 m，減少45.7 m，減少投資近130萬元。

3.2 出口設(shè)計(jì)優(yōu)化后成效

1）出口段頂部覆蓋層土方開挖取消，減少人力投入，投資費(fèi)用相對(duì)減少。

2）出口邊坡石方開挖取消，只對(duì)自然邊坡中的危石進(jìn)行清除，再進(jìn)行系統(tǒng)錨桿加掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)。石方明挖減少，優(yōu)化前石方明挖1.3萬m3，優(yōu)化后0.18萬m3，減少1萬余m3。

3）消力池底板高程抬高1 m，消力池長(zhǎng)度縮短4.5 m，施工導(dǎo)流難度降低，現(xiàn)場(chǎng)施工條件得以改善，能夠順利進(jìn)行施工。

4）投資降低，優(yōu)化前投資151萬元，優(yōu)化后投資115萬元，減少36萬元。

5）可直接掛口進(jìn)洞，比原計(jì)劃提前75 d進(jìn)洞，保證了冬季施工，加快了施工進(jìn)度，為按期完工提供了保障。

4 施工技術(shù)措施

由于導(dǎo)流隧洞調(diào)整后的進(jìn)口位置河床狹窄，施工道路及橋梁無法滿足汛期施工要求，且導(dǎo)流洞進(jìn)口邊坡開挖占用施工工期，施工工作面無法展開，直接影響工期。綜合上述原因，在導(dǎo)流洞進(jìn)口上游50 m處增設(shè)1條施工支洞，將施工支洞作為主洞開挖和汛期施工的主要通道。該支洞為城門洞型，斷面尺寸寬4.5 m×高5.3 m；斷面直墻段高度為3.5 m，全長(zhǎng)約100.7 m；在支0+25.91 m至支0+100.727 m處設(shè)置一弧段，弧長(zhǎng)74.817 m，轉(zhuǎn)彎半徑45 m；支洞進(jìn)口底板高程746.5 m，與導(dǎo)流洞0+29.81 m處相交，相交處底板高程744.098 m，支洞底板縱坡2.44%。

增設(shè)施工支洞的主要成效：

1）可直接掛口進(jìn)洞，提前進(jìn)洞施工，保證冬季正常施工。如不采取施工支洞措施，待導(dǎo)流洞進(jìn)口邊坡開挖完成后才能進(jìn)行導(dǎo)流洞洞身施工，無法保證冬季正常施工，工期也無法保障。

2）由于導(dǎo)流隧洞進(jìn)口位置調(diào)整，河床變狹窄，且導(dǎo)流隧洞進(jìn)口處于冬吐勁河轉(zhuǎn)彎段，河道極其容易堵塞。為滿足防洪度汛和施工需要，采取相應(yīng)措施：一是導(dǎo)流洞進(jìn)口外圍增設(shè)一道圍堰，防止汛期洪水進(jìn)入導(dǎo)流隧洞，影響工程質(zhì)量安全和施工進(jìn)度；二是增設(shè)施工支洞作為汛期施工的通道，保證汛期正常施工。支洞底部高程是由設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)20年一遇洪水流量對(duì)應(yīng)的水位（745.1 m）及施工期河道擁堵造成水位抬高和安全超高等因素確定，支洞口高程為746.5 m。

3）增加洞身開挖工作面，洞身開挖、支護(hù)進(jìn)度加快，導(dǎo)流隧洞提前貫通，為后續(xù)導(dǎo)流洞混凝土襯砌、回填灌漿、固結(jié)灌漿施工爭(zhēng)取了一定時(shí)間。

4）導(dǎo)流洞貫通后，施工支洞可作為洞身混凝土襯砌、回填灌漿、固結(jié)灌漿施工通道，與進(jìn)口閘室施工互不干擾，可平行施工，加快了施工進(jìn)度，保證了工期。

5 結(jié)語

精河二級(jí)導(dǎo)流隧洞通過設(shè)計(jì)布置優(yōu)化和采取施工措施后，工程投資降低，施工地形條件得到改善，施工工期能夠保障。據(jù)經(jīng)驗(yàn)，水利樞紐工程建設(shè)時(shí)期就應(yīng)該對(duì)樞紐區(qū)域的地形地質(zhì)進(jìn)行調(diào)查分析研究，充分論證設(shè)計(jì)是否合理，結(jié)合樞紐工程的地質(zhì)、地形條件、自然環(huán)境等多方面因素，采取相應(yīng)工程技術(shù)措施和優(yōu)化設(shè)計(jì)，完善設(shè)計(jì)中存在的不足，因地制宜有效地控制工程進(jìn)度和投資，為樞紐工程的按期完工提供保障。

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TV551；TV52

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2017-05-17