溪洛渡水電站左岸泄洪洞龍落尾開挖支護施工技術研究

吳登明, 張元繼, 劉金娟

(中國水利水電第七工程局有限公司,四川成都 610081)

1 引 言

溪洛渡水電站是金沙江干流梯級規劃方案中規模最大的水電站,由雙曲拱壩、泄洪建筑物、引水發電建筑物等組成,最大壩高 278.00m,泄洪采用“分散泄洪、分區消能”的布置原則,總裝機18臺,單機設計容量為 770MW。

泄洪洞是溪洛渡工程的主要泄洪設施,泄洪水頭、泄洪量、泄洪功率以及流速均為國內最高水平。左岸布置 1#、2#泄洪洞,由進水塔、有壓段、工作閘門室、無壓段、龍落尾段和出口挑坎等組成。

龍落尾段由上奧奇曲線段、斜坡連接段、反弧曲線段以及下直坡段等組成,斷面形式為圓拱直墻型,根據不同圍巖類別,開挖斷面尺寸為 15.7m×20.6m～21.6m×23.179m(寬 ×高)。其中奧奇曲線段曲線方程式為 Z=(X2/300)+0.023X,在奧奇曲線段的起始段設置有與補氣洞相通的補氣豎井;斜坡段為奧奇曲線和反弧曲線之間的連接過渡段,斜坡與水平面的夾角為 22.5°;反弧段反弧半徑R=300m;在反弧段與下直坡段交接處設置一道突跌式摻氣坎,跌坎高度 1.5m。

2 地質條件

1#、2#泄洪洞龍落尾段上覆巖體厚 100～250m,水平埋深 50～150m。沿線地層巖性為P2β9～P2β12層致密狀玄武巖及角礫(集塊)熔巖。沿線地層巖質堅硬,巖體新鮮、嵌合緊密、多呈塊 ～次塊狀結構,局部層間、層內錯動帶發育段巖體呈鑲嵌結構。根據溪洛渡水電站壩區勘探揭示的宏觀規律,左岸泄洪洞龍落尾段層間錯動帶較發育,洞身段約 80%布置在 P2β12層中下部致密狀玄武巖內。經對壩區地應力測試成果進行分析,1#、2#泄洪洞龍落尾段沿線由于埋深不大,地應力較低,地下水不活躍,出口部位處于弱風化、卸荷帶內,局部滲水、滴水。

3 施工特點

(1)龍落尾開挖體型復雜;(2)龍落尾地質條件差,開挖成型要求高;(3)龍落尾平均坡度為 22.5°,既不能按平洞施工,也不能按斜井施工;

(4)開挖過程中渣料運輸、施工排水、排渣及支護難度較大。

4 開挖施工方案

根據龍落尾的體型特征,在龍落尾中部增設了施工支線,施工中采用分區、分層、多個工作面同時開挖、各工作面采用溜渣井貫通,然后進行擴挖的施工方案。

(1)增設施工支線。

增設施工支線可以解決施工排水、渣料運輸問題,并且可以同時打開多個工作面進行施工,有利于節約施工成本并加快工程進度。

(2)分區、分層開挖。

1#、2#泄洪洞龍落尾段均采用“分區、分層”的開挖方式,將龍落尾分為Ⅰ ～Ⅵ區進行施工,且在Ⅳ區和Ⅴ區設置溜渣井,以便于施工排水和溜渣。各區分層情況如圖 1所示。

(3)開挖方案。

圖 1 泄洪洞龍落尾分區圖

根據龍落尾開挖施工特點,將開挖分成Ⅵ區施工,分述如下:

①Ⅰ區為奧奇曲線段,分三層施工。第一層厚8.5m,中導洞先行、兩側跟進,采用自制臺車掘進至無法前進為止。第二層按高度 2～3m向前掘進至第一層開挖面后,仍采用自制臺車向前掘進;

②Ⅲ區為斜坡段,通過 1#、2#龍落尾段中部增設的施工支線進入Ⅲ區施工工作面,分別向上、下游進行開挖施工,開挖底坡 i=15%。采用“中導洞先行、兩側墻跟進”的開挖方式,以自制臺車做為施工平臺;

③Ⅱ區為龍落尾段出口反弧段,由泄洪洞出口明挖 L-1便道進入施工工作面。采用中導洞先行開挖,兩側墻擴挖跟進,以自制臺車做為施工平臺;

④Ⅳ區、Ⅴ區:根據實際情況分層開挖,分層厚度控制在每層 2.5～3.5m;且在Ⅳ區、Ⅴ區各設置了一條溜渣井,便于排水和溜渣;

⑤Ⅵ區分兩層開挖,第一層(Ⅵ -1)區厚度為 10m左右,第二層(Ⅵ -2)區厚度為 1.5～4m(保護層)。 Ⅵ -1區采用 100B潛孔鉆機造孔,深孔梯段爆破,周邊預裂爆破;Ⅵ -2區采用手風鉆水平造孔,周邊采用間隔裝藥雙光面爆破。

(4)爆破設計。

中導洞開挖光爆孔均采用手風鉆造孔,孔徑為 42mm,孔距為 50cm,單耗為 180～220g/m;主爆孔采用 100B進行造孔,孔徑為 90mm,孔距為 60cm,單耗為 1.8～2.4kg/孔;側墻開挖光爆孔均采用手風鉆造孔,孔徑為 42mm,孔距為 50 cm,單耗為 160～180g/m。

從現場情況看,半孔率為 97%,平均超挖 9.3 cm,平整度為 5.8cm,均達到了爆破設計的預期效果(圖 2)。

圖 2 泄洪洞龍落尾頂拱開挖效果圖

(5)支護方案。

根據龍落尾自身的特點,緩坡段采用 T11多臂鉆造孔,吊車輔助人工插桿、注漿及掛網,MST噴漿機噴護;陡坡段采用 100B造孔,腳手架輔助人工進行插桿、注漿、掛網及噴護作業。

5 結 語

實踐證明,龍落尾開挖施工通過在其中部增設施工支線,采用分區、分層、多工作面同時開挖,各工作面采用溜渣井貫通進行排水和溜渣的方案是可行的,可供類似工程借鑒。