瓦托水電站導流洞支護型式優(yōu)化

劉牧沖，張 宏，劉 濤，張 琦

（中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林長春130021）

1 工程概況

瓦托水電站工程在瀾滄江一級支流金河下游河段上，位于昌都市卡若鎮(zhèn)乃帕村金河下游約2.5 km處，在是一座以發(fā)電為主的中型水電樞紐工程。水庫正常蓄水位3 315.00 m，設計洪水位3 315.00 m，校核洪水位3 317.14 m，死水位3 313.00 m。水庫總庫容0.14×108m3，電站裝機容量50 MW。工程為Ⅲ等中型工程，設計洪水標準為50年一遇，校核洪水標準為1 000年一遇。主要建筑物包括擋水壩、泄水建筑物和發(fā)電廠房。

工程施工導流采用一次攔斷河床配合布置于右岸的導流隧洞過流的導流方式。

導流隧洞布置在右岸，全長388.72 m，進口底板高程3 267.00 m，出口底板高程3 265.00 m，底坡5.15‰。斷面型式采用方圓形斷面，洞徑為6.5 m×8.5 m。原導流洞二次支護型式為全洞襯砌型式，技施階段優(yōu)化為部分洞段襯砌支護、部分洞段錨噴支護型式。

2 導流洞地質條件

根據開挖揭露的地質條件，導流洞進口洞挖段K0+000.00～K0+056.30段、洞身段K0+145.00～K0+166.00段與K0+210.00～K0+230.00段、出口洞挖段K0+291.00～K0+388.72段為Ⅳ類圍巖，圍巖不穩(wěn)定；洞身段K0+056.30～K0+145.00 段 、K0+166.00～K0+210.00、K0+230.00～K0+291.00段為Ⅲ類圍巖，圍巖局部穩(wěn)定性差。

3 原導流洞支護型式

3.1 初期支護

導流洞洞身段初期支護采用錨噴支護，全洞共有3種初期支護型式：

1）樁號K0+000.00～K0+009.00段，初期支護采用I16工字鋼（50 cm一榀，底角設置鎖腳錨桿）臨時支撐，頂拱和側壁錨噴支護，噴C20混凝土厚16 cm，錨桿采用直徑25 mm鋼筋，其中頂拱錨桿間排距1.5 m×1.5 m、邊墻錨桿間排距2.0 m×1.5 m，長4.5 m，入巖深4.1 m。

2）樁號K0+009.00～K0+057.00段和K0+282.82～K0+388.72段，初期支護采用I16工字鋼（100 cm一榀，底角設置鎖腳錨桿）臨時支撐，錨噴參數同K0+000.00～K0+009.00段。

3）樁號K0+057.00～K0+282.82段，初期支護采用錨噴支護，噴C20混凝土厚度10 cm，錨桿參數同K0+000.00～K0+009.00段。

3.2 二次支護

導流洞洞身段二次支護采用全洞襯砌，共有3種襯砌型式：

1）樁號K0+000.00～K0+009.00段，該段為導流洞進口漸變段，整體式襯砌支護型式，襯砌厚度120 cm，主筋直徑為32 mm，副筋直徑為25 mm。

2）樁號K0+009.00～K0+057.00段，采用整體式襯砌支護型式，襯砌厚度100 cm，主筋直徑為32 mm，副筋直徑為25 mm。

3）樁號K0+057.00～K0+388.72段，采用整體式襯砌支護型式，襯砌厚度80 cm，主筋直徑為28 mm，副筋直徑為25 mm。

4 導流洞支護型式優(yōu)化

4.1 優(yōu)化的提出

瓦托工程導流洞于2016年6月開挖完成，并按照原方案進行了初期支護。由于施工現場混凝土骨料供應出現問題，難以滿足施工要求，并有可能影響汛后截流的建設安排。為此，出于從緩解骨料供應矛盾、加快工程建設進程及盡可能降低工程投資等方面考慮，建設方提出進行導流洞二次支護型式優(yōu)化的設想。

為全面掌握導流洞開挖揭露的巖石情況，現場在導流洞K0+060.00～K0+290.00段，每隔10 m進行聲波測試，檢測成果見表1。

根據導流洞開挖后揭露出的圍巖實際情況、地質綜合評價結果和現場聲波測試成果，導流洞除進出口及中部斷層帶圍巖破碎、整體性差外，其余段圍巖整體性相對較好，具備優(yōu)化二次支護型式的條件。

4.2 二次支護型式優(yōu)化

1）導流洞K0+000.00～K0+056.30段，圍巖條件較差，同時封堵工況下，該段承壓水頭較高，維持該段洞身支護型式不變。

2）導流洞 K0+147.80～K0+166.00、K0+210.00～K0+230.00、K0+291.00～K0+388.72段，分別為跨越斷層段及出口段，均為Ⅳ類圍巖，圍巖不穩(wěn)定，上述洞身段二次支護采用分離式襯砌支護型式，襯砌厚度為80 cm，主筋直徑為25 mm，副筋直徑為16 mm。

3）導流洞K0+056.30～K0+147.80、K0+184.00～K0+210.00、K0+230.00～K0+291.00段圍巖整體性較好，均為Ⅲ類圍巖，上述洞身段二次支護優(yōu)化為掛網噴混凝土支護型式，噴混凝土厚度為15 cm，鋼筋網直徑為8 mm，間距10 cm。

優(yōu)化后，導流洞二次支護混凝土及鋼筋量均大幅減少，襯砌混凝土量減少2 000 m3，約占原設計量的26%；鋼筋量減少766 t，約占原設計量的72%。同時，部分洞段采用掛網噴混凝土支護型式后，一方面緩解了工程混凝土骨料供應緊張的問題，另一方面也加快了導流洞的建設進度，為工程順利截流提供了保障。

5 導流洞運行情況

2016年9月11 日，瓦托工程導流洞按照優(yōu)化方案施工完成，具備了過流條件。9月中旬，工程擇機進行了截流，導流洞實現分流運行。

2017年7 月，瓦托工程遭遇超標洪水。期間，導流洞最大過流量達到712 m3/s，遠超導流洞設計過流量（587 m3/s）。導流洞設計最大平均流速為11.35 m/s，遭遇超標洪水時，導流洞最大平均流速為13.77 m/s，超設計標準約21%，經觀測，導流洞運行狀況正常。

6 結語

根據相關規(guī)范建議，采用錨噴襯砌支護的臨時過水隧洞最大流速不宜超過12 m/s。瓦托工程導流洞設計最大平均流速為11.35 m/s，2017年，運行期最大平均流速達到13.77 m/s，截至目前，導流洞運行狀況正常。瓦托水電站計劃2018年汛后下閘蓄水發(fā)電，導流洞仍將運行一個汛期，作為工程施工期唯一過流通道，導流洞的安全性至關重要，如若失事，將造成基坑工作面過流，工程損失嚴重。因此，加強導流洞的巡視及監(jiān)測工作尤為重要，做到及時發(fā)現問題、解決問題，確保工程度汛安全。

表1 導流洞聲波檢測成果表