甲米河二級水電站調(diào)壓井布置型式研究

周 松，劉廣社

(1.成都鴻策工程咨詢有限公司，成都，610071;2.四川鹽源甲米河水電開發(fā)有限公司，四川鹽源，615700)

甲米河二級水電站為甲米河干流河段梯級開發(fā)中的第二級，地處甲米河流域下游河段，上接甲米河一級水電站尾水，下接臥羅橋水電站庫區(qū)。本文主要對該電站調(diào)壓井布置方案進(jìn)行比選。

1 工程地質(zhì)條件

1.1 開敞阻抗式調(diào)壓井地質(zhì)條件

開敞阻抗式調(diào)壓井直徑10m，中心坐標(biāo)X=50295.974，Y=703970.762，地面高程約 2082m，井筒頂面高程2074.5m。調(diào)壓井所處位置為緩坡坡地，地表覆蓋殘坡積碎石土，厚度5m～8m，結(jié)構(gòu)松散，下覆基巖5m～8m為強(qiáng)風(fēng)化，呈碎裂散體結(jié)構(gòu)，15m～30m為弱風(fēng)化，呈碎塊或塊裂結(jié)構(gòu)。調(diào)壓井最大開挖邊坡高約20m，建議開挖坡比:覆蓋層1∶1.25;強(qiáng)風(fēng)化基巖1∶1;弱風(fēng)化基巖1∶0.75。調(diào)壓井井筒高度35.4m，井筒主要位于強(qiáng)風(fēng)化～弱風(fēng)化巖體以內(nèi)，裂隙發(fā)育，多呈碎裂散體結(jié)構(gòu)、碎塊或塊裂結(jié)構(gòu)，完整性較差，圍巖主要為Ⅳ類，井筒上段為Ⅴ類，圍巖不穩(wěn)定～較穩(wěn)定，施工中應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)襯砌。

1.2 地下埋藏阻抗式調(diào)壓井地質(zhì)條件

地下阻抗式調(diào)壓井所處位置山體較雄厚，地面高程2070m～2145m，山體自然坡度25°～35°，地表覆蓋第四系殘坡積碎石土層，主要由粉砂質(zhì)粘土夾碎石組成，厚度5m～8m，結(jié)構(gòu)松散;下覆基巖為三疊系下統(tǒng)青天堡組(T1q)紫紅色粗礫長石石英砂巖夾砂礫巖，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，屬中硬巖。強(qiáng)風(fēng)化深度5m～8m，巖體裂隙發(fā)育，裂隙多張開，充填泥質(zhì)和巖屑，呈碎裂散體結(jié)構(gòu);弱風(fēng)化深度25m～35m，裂隙較發(fā)育，部分裂隙張開，偶有巖屑或泥質(zhì)充填，多呈碎塊或塊裂結(jié)構(gòu);30m～35m為微風(fēng)化或新鮮基巖，巖體裂隙不發(fā)育，完整性較好。圍巖主要為Ⅲ類，圍巖較穩(wěn)定。由于巖層傾向坡外偏下游，加之局部巖層有小褶皺發(fā)育，受巖層層面和裂隙組合的影響，局部位置可能出現(xiàn)小型不穩(wěn)定塊體影響圍巖穩(wěn)定性，施工中應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)襯砌。

2 方案擬定

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地形地質(zhì)條件，為盡量減少本工程的工期及投資，設(shè)計(jì)上進(jìn)行了開敞阻抗式調(diào)壓井和地下式調(diào)壓井兩個(gè)方案的比較:方案一:開敞阻抗式調(diào)壓井，位于引水隧洞5+140.00m;方案二:地下埋藏阻抗式調(diào)壓井，位于引水隧洞5+075.80m。

2.1 開敞阻抗式調(diào)壓井方案

開敞阻抗式調(diào)壓井所處位置為緩坡坡地，位于引水隧洞5+140.00m。井圈平臺高程2074.50m，調(diào)壓井井筒采用圓形斷面，內(nèi)徑10m，下部隧洞底板頂高程為 2018.278m，井筒高35.4m，采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度為1.0m，井筒襯砌至2074.5m高程后向上延伸2m形成調(diào)壓井防護(hù)墻，并加防護(hù)網(wǎng)做井蓋對調(diào)壓井及機(jī)組進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)墻設(shè)1×1.5m(寬×高)防護(hù)檢修門;底部與隧洞連接采用阻抗連接管，內(nèi)徑3.0m，長17.4m，阻抗孔口直徑2.2m，采用鋼筋混凝土襯砌，襯厚0.4m，井筒周邊進(jìn)行固結(jié)灌漿。

圖1 開敞阻抗式調(diào)壓井布置

2.2 地下埋藏阻抗式調(diào)壓井方案

地下阻抗式調(diào)壓井位于廠房后坡山體，較開敞阻抗式調(diào)壓井位置沿洞軸線上移64.2m至隧5+075.80m。此處穹頂上覆巖體厚約40m，調(diào)壓井井筒采用圓形斷面，內(nèi)徑10m，下部隧洞底板頂高程為2018.623m，穹頂高程為2074.50m，井筒高27.7m，采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度為1.0m，井筒周邊固結(jié)灌漿。底部與隧洞連接采用阻抗連接管，內(nèi)徑3.0m，長17.1m，阻抗孔口直徑2.2m，采用鋼筋混凝土襯砌，襯厚0.4m。

穹頂高程附近設(shè)置了一條長61.64m的調(diào)壓室交通洞(兼施工與運(yùn)行維護(hù))，斷面型式為城門洞型，底寬4m，高5m，進(jìn)口段采用鋼筋混凝土支護(hù)，其余洞段采用噴錨支護(hù)，噴混凝土10cm。

圖2 地下阻抗式調(diào)壓井布置

3 方案比較

調(diào)壓井布置型式技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較如表1所示。

表1 技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較

表1表明，開敞阻抗式調(diào)壓井除井筒上部地質(zhì)條件相對較地下阻抗式調(diào)壓井稍差外，在施工條件和對引水隧洞的影響方面均較地下阻抗式調(diào)壓井優(yōu)。開敞阻抗式調(diào)壓井和地下阻抗式調(diào)壓井工程投資，前者較后者節(jié)約50.21萬元，且地下阻抗式不可預(yù)見因素較多，選擇開敞阻抗式調(diào)壓井方案較為符合實(shí)際。

4 結(jié)語

甲米河二級水電站目前已建成發(fā)電，縱觀整個(gè)調(diào)壓井施工過程，大斷面豎井開挖是施工的難題。該調(diào)壓井自上而下開挖，采取了先鎖口、再人工導(dǎo)井、再擴(kuò)挖的方式進(jìn)行施工，施工難度大。通過施工單位制定的合理施工方案和精心組織，現(xiàn)已按設(shè)計(jì)方案順利完成了施工任務(wù)。對技術(shù)方案的設(shè)計(jì)有以下心得:

(1)地形測量和地質(zhì)測繪作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料，其精確度關(guān)系設(shè)計(jì)方案，影響方案的選擇;

(2)開敞阻抗式調(diào)壓井的布置，方便施工場地、風(fēng)、水、電的布置，工程施工安全、施工進(jìn)度有保障;

(3)工程施工過程中未發(fā)生一起工程事故，工程結(jié)算投資為298萬元，說明開敞阻抗式調(diào)壓井施工安全和工程投資是可控的;

(4)對于井筒30m左右高的調(diào)壓井，施工采取先全斷面下臥后鎖口，再從上至下采用人工開挖導(dǎo)井，再自上而下擴(kuò)挖的方式施工是安全可靠的。