勒珠水電站地下系統(tǒng)工程施工支洞設(shè)計(jì)

阿懷瑾，蘇平磊，張 琦

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長(zhǎng)春130021）

1 工程概述

勒珠水電站位于西藏自治區(qū)昌都市卡若鎮(zhèn)乃帕村金河上游約5.3km處，下游距離昌都市察雅縣吉塘鎮(zhèn)19.9km（河道距離）。勒珠水電站是瀾滄江右岸一級(jí)支流金河下游河段規(guī)劃六級(jí)開(kāi)發(fā)方案的第四級(jí)電站，上游接多瓦水電站，下游依次為瓦托水電站、金河水電站。

工程的開(kāi)發(fā)任務(wù)為發(fā)電，最大壩高144m，壩頂高程為3452.00m，水庫(kù)總庫(kù)容約1.22×108m3，為季調(diào)節(jié)水庫(kù)。電站總裝機(jī)容量為120MW，保證出力為21.11MW，多年平均發(fā)電量為5.24×108kW·h。工程規(guī)模為大（2）型，工程等別為Ⅱ等，大壩及泄水建筑物為1級(jí)建筑物，引水發(fā)電建筑物為2級(jí)建筑物，次要建筑物為3級(jí)。

地下系統(tǒng)工程包括地下廠房系統(tǒng)及輸水系統(tǒng)。地下廠房系統(tǒng)采用首部布置方式，垂直埋深230～320m，圍繞主副廠房及主變室布置母線洞、交通洞、通風(fēng)洞、電纜廊道、主變搬運(yùn)洞等廠房系統(tǒng)洞室，主副廠房洞室開(kāi)挖尺寸為123.11m×18.50（21.50）m×40.78m（長(zhǎng)×寬×高），主變室開(kāi)挖尺寸為74.50m×15.00m×23.75m（長(zhǎng)×寬×高）。輸水系統(tǒng)由引水系統(tǒng)和尾水系統(tǒng)組成，采用“2洞4機(jī)”布置，輸水線路斜進(jìn)斜出，建筑物包括進(jìn)水口、引水主洞（包括上平洞、豎井、下平洞）、引水岔管、引水支洞、尾水主洞。

2 施工支洞布置原則

根據(jù)已有工程施工經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合工程的特點(diǎn)，施工支洞布置原則有以下幾點(diǎn)：

1）結(jié)合地下洞室的布置，選擇洞線最短的軸線，節(jié)省成本；

2）滿足各關(guān)鍵部位施工要求，促進(jìn)工程施工進(jìn)度；

3）對(duì)外交通便利，有利于出渣及支護(hù)物資的運(yùn)輸；

4）滿足不同部位、不同高程施工的需求。

結(jié)合以上4點(diǎn)布置原則及地下系統(tǒng)的擋水建筑物的布置，在利用交通洞、通風(fēng)洞、尾水洞及引水隧洞平洞段的基礎(chǔ)上進(jìn)行施工支洞布置。

3 施工支洞設(shè)計(jì)

3.1 軸線布置

根據(jù)上述原則，勒珠水電站共布置6條施工支洞，洞室圍巖以II類、III類為主，局部為IV類，工程地質(zhì)條件好。其中1號(hào)、4號(hào)施工支洞與公路連接，其余施工支洞均與地下洞室連接。

1號(hào)施工支洞全長(zhǎng)104.24m，起點(diǎn)位于尾水出口下游側(cè)，終點(diǎn)與尾水交通洞連接（樁號(hào)0+100.71），軸線與尾水洞交角為52.0°。1號(hào)施工支洞是大壩下游及地下洞室主要施工通道。

2號(hào)施工支洞全長(zhǎng)311.69m，起點(diǎn)位于尾水交通洞樁號(hào)0+164.64處，終點(diǎn)與廠方通風(fēng)洞連接，軸線與尾水洞交角為57.0°，與通風(fēng)洞正交。2號(hào)施工支洞是通風(fēng)洞、主副廠房及主變室上部洞室的施工通道。

3號(hào)施工支洞全長(zhǎng)316.25m，起點(diǎn)位于廠房交通洞樁號(hào)0+061.04處，終點(diǎn)與引水洞下平段連接（樁號(hào)引I1+198.479），軸線與廠房交通洞交角為

68.8°，與引水洞下平段正交。3號(hào)施工支洞是引水洞豎井、下平段、引水岔管、引水支洞及主副廠房下部施工通道。

4號(hào)施工支洞全長(zhǎng)573.57m，起點(diǎn)與5號(hào)公路連接，終點(diǎn)與上壩交通洞連接（樁號(hào)1+555.05），軸線與上壩交通洞交角為58.8°。4號(hào)施工支洞是大壩混凝土澆筑上游供料通道。

5號(hào)施工支洞全長(zhǎng)106.30m，起點(diǎn)位于4號(hào)施工支洞樁號(hào)0+198.00處，終點(diǎn)與引水洞上平段連接（樁號(hào)引I0+048.470），軸線與5號(hào)施工支洞交角為51.9°，與引水洞上平段正交。5號(hào)施工支洞是引水洞上平段、進(jìn)水口及攔污柵、事故閘門井下部施工通道。

6號(hào)施工支洞全長(zhǎng)241.88m，起點(diǎn)位于進(jìn)水口交通洞樁號(hào)0+027.35處，終點(diǎn)至攔污柵及事故閘門井頂部，軸線與進(jìn)水口交通洞交角為80.3°。6號(hào)施工支洞是進(jìn)水口攔污柵井、事故閘門井上部施工通道。

施工支洞特性表見(jiàn)表1。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2.1 洞門設(shè)計(jì)

1號(hào)、4號(hào)施工支洞與施工道路連接，需進(jìn)行洞門設(shè)計(jì)。1號(hào)施工支洞進(jìn)洞點(diǎn)圍巖為二長(zhǎng)花崗巖（IV類），無(wú)覆蓋層，成洞條件較好，采用直立端墻式洞門，同時(shí)在開(kāi)挖邊坡范圍內(nèi)掛φ8@0.2m×0.2m鋼筋網(wǎng)，噴10cm厚C20混凝土，并布設(shè)φ22鎖口錨桿，錨桿長(zhǎng)6.0m，間排距0.5m，菱形布置。

表1 施工支洞特性表

4號(hào)施工支洞進(jìn)洞條件差，進(jìn)洞點(diǎn)覆蓋層厚，且為偏壓洞，成洞困難，采用套拱加直立端墻式洞門。覆蓋層主要為卵石及碎塊石，設(shè)計(jì)開(kāi)挖坡比1.0∶1.0，邊坡范圍內(nèi)掛φ8@0.2m×0.2m鋼筋網(wǎng)，噴10cm厚C20混凝土，并布設(shè)φ22系統(tǒng)錨桿，錨桿長(zhǎng)4.5m，間排距為2.0m，菱形布置。1號(hào)、4號(hào)施工支洞坡面均布置φ50排水孔，入巖2.0m，間排距為2.0m，菱形布置，孔內(nèi)安裝PVC花管。兩種洞臉型式見(jiàn)圖1，2。

圖11 號(hào)施工支洞洞門縱剖面圖（單位：m）

圖24 號(hào)施工支洞洞門縱剖面圖（單位：m）

3.2.2 洞身斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖3 施工支洞斷面圖（單位：m）

施工支洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮施工機(jī)械通行、安全、物資運(yùn)輸效率及強(qiáng)度等因素，斷面結(jié)構(gòu)型式均采用城門洞形，結(jié)合通風(fēng)、照明等要求，1～5號(hào)施工支洞凈斷面尺寸為7.5m×6.0m（長(zhǎng)×高）；6號(hào)施工支洞僅作為攔污柵及事故閘門豎井上部開(kāi)挖機(jī)械的通道，無(wú)出渣需求，通行量小，設(shè)計(jì)凈斷面尺寸為4.5m×5.3m（長(zhǎng)×高）。兩種斷面布置型式見(jiàn)圖3。

6條施工支洞除5號(hào)施工支洞外其他支洞縱坡均小于9%，滿足規(guī)范要求。5號(hào)施工支洞受起終點(diǎn)連接隧洞高程限制，縱坡為11.711%，但洞室長(zhǎng)度小于150m，符合規(guī)范要求，且工作面單一，運(yùn)輸強(qiáng)度不大，不影響出渣及物資運(yùn)輸。

3.2.3 支護(hù)設(shè)計(jì)

1號(hào)施工支洞整體圍巖較好，成洞條件好，進(jìn)洞后根據(jù)實(shí)際圍巖等級(jí)進(jìn)行支護(hù)。4號(hào)施工支洞成洞條件差，采用套拱加管棚加固，套拱為60cm厚C25鋼筋混凝土，采用I16鋼拱架臨時(shí)支護(hù)，間距為1.0m，并布置φ127導(dǎo)向管，外插1°～3°，長(zhǎng)5.0m，環(huán)向間距為0.3m；套拱后接管棚，管棚采用φ108無(wú)縫鋼管，外插3°，長(zhǎng)20.0m，環(huán)向間距為0.3m。管棚形成后采用IV類圍巖支護(hù)形式進(jìn)行支護(hù)，管棚范圍內(nèi)鋼拱架加密1倍。

支洞II類圍巖不支護(hù)。

支洞III類圍巖頂拱及邊墻掛φ8@0.2m×0.2 m鋼筋網(wǎng)，噴10cm厚C20混凝土；頂拱及邊墻打φ22系統(tǒng)錨桿，錨桿長(zhǎng)3.0m，間排距為1.5m，菱形布置。

支洞IV類圍巖頂拱及邊墻掛φ8@0.2m×0.2 m鋼筋網(wǎng)，噴15cm厚C20混凝土；布設(shè)I16鋼拱架，間距1.0m；頂拱及邊墻打φ22系統(tǒng)錨桿，錨桿長(zhǎng)3.0m，間排距為1.5m，菱形布置；二次襯砌為60cm厚C25鋼筋混凝土。

4 結(jié)語(yǔ)

施工支洞的規(guī)劃設(shè)計(jì)是主體工程安全、快速、保質(zhì)保量完成的關(guān)鍵工序。在設(shè)計(jì)過(guò)程中總結(jié)現(xiàn)有工程的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)2個(gè)階段的不斷修改完善，最終形成勒珠水電站地下系統(tǒng)工程施工支洞布置方案。在項(xiàng)目實(shí)施階段，應(yīng)根據(jù)開(kāi)挖出露的圍巖情況進(jìn)行調(diào)整，在保證安全的前提下，加快進(jìn)度，保證所有地下系統(tǒng)工程順利實(shí)施。