蘇洼龍水電站導流隧洞設計

薛 寶 臣， 王 劍 濤， 史 曉 陽， 趙 萬 青

(中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司，北京 100024)

1 工程概況

蘇洼龍水電站位于金沙江上游河段四川巴塘縣和西藏芒康縣的界河上，為金沙江上游水電規劃13個梯級電站的第10級。樞紐建筑物主要由瀝青混凝土心墻壩、右岸溢洪道、右岸泄洪放空洞、左岸引水系統、左岸地面廠房等建筑組成。瀝青混凝土心墻壩最大壩高112 m，總庫容6.38億m3，總裝機容量1 200 MW，為一等大(1)型工程。

攔河壩施工導流采用斷流圍堰一次攔斷河流、隧洞泄流(枯水期導流隧洞泄流，汛期導流隧洞與泄洪放空洞聯合泄流)的全年施工導流方式。

2 導流隧洞地質條件

導流隧洞位于蘇洼龍壩址右岸，地形陡峭，大部分基巖裸露，地面高程一般2 425～2 680 m，為高原-高山峽谷地貌。地震基本烈度為Ⅷ度，屬于強震不發育和小震分布較為稀疏地帶。基巖巖性主要為花崗巖、石英片巖、及少量大理巖。其中花崗巖約占總長度81.9%，以微新巖體為主，巖體強度較高。石英片巖多與大理巖互層狀出露，片理發育，弱風化。進口明渠位于中等密實狀砂卵礫石層，厚度一般6～25 m。

導流隧洞洞室處于花崗巖深部，構造不發育，以Ⅳ、Ⅴ級結構面為主，圍巖整體以Ⅱ～Ⅲ1類為主。洞室埋深一般100～300 m，弱風化巖體厚度一般25～30 m，洞室大部分位于微新狀花崗巖中，卸荷不發育，僅進口邊坡存在少量弱卸荷巖體，厚度一般小于10 m。

地下水類型有孔隙性潛水和基巖裂隙水，孔隙性潛水分布于進口明渠河床覆蓋層中，其補給來源主要來自大氣降水及地表水的補給；導流隧洞位于地下水位以下，開挖過程中以滲滴水及少量線狀滴水為主，為基巖裂隙水。地表水及地下水類型均為重碳酸鈣型。根據水化學分析成果分析，江水、地表水及時下水水樣對混凝土均無腐蝕性。

3 導流隧洞斷面設計

3.1 導流隧洞平面布置

蘇洼龍水電站導流隧洞布置于壩址右岸，導流隧洞洞身長度896.53 m，其中明洞段長10.68 m。平面上布置一轉彎段，轉彎半徑100 m，轉彎角度60°。導流隧洞進口底板高程2 379.0 m，并在進口前端設置2 385.0 m高程到2 379.0 m高程的反坎，出口底板高程為2 376.0 m，后接消力池，消力池后明渠底板高程為2 380 m，導流隧洞縱坡為3.53‰。

3.2 導流隧洞洞身斷面

可研階段對導流隧洞洞徑進行了技術經濟綜合比較，以優選合適的斷面尺寸。洞徑比選時根據泄流能力擬定了14 m×18 m，15 m×19 m，16 m×20 m三個不同洞徑方案，從截流條件、水力學特性及導流工程量等方面進行綜合分析比較，導流隧洞斷面尺寸推薦采用15 m×19 m(寬×高)的城門洞型，頂拱中心角為120°。導流隧洞按有壓流設計，洞身采用鋼筋混凝土襯砌。

3.3 導流隧洞洞身支護

蘇洼龍水電站導流隧洞為4級建筑物，導流隧洞洞身采用初期支護與鋼筋混凝土襯砌結合的支護方案。

導流隧洞上導洞貫通后，根據現場實際揭露的地質條件、結構優化、施工需要等原因，對導流隧洞洞身的開挖支護型式以及導流隧洞襯砌結構型式進行了系統的設計優化調整。

初期支護型式根據不同的圍巖類型及斷面尺寸確定。導流隧洞進口洞段開挖斷面尺寸較大且圍巖條件較差，采用了錨噴支護、鋼支撐及懸吊錨筋樁的初期支護方案；洞室Ⅲ、Ⅳ類圍巖洞段分別采用了掛網噴混凝土及系統錨桿的支護方案；洞室Ⅱ類圍巖堵頭段采用噴混凝土及系統錨桿的支護方案；堵頭前洞室Ⅱ類圍巖段采用噴混凝土、頂拱系統錨桿和邊墻隨機錨桿的支護方案；堵頭后洞室Ⅱ類、Ⅲ類圍巖段由于實際施工過程中優化取消了該部位的頂拱襯砌，因此頂拱部位初期支護均相應進行了加強處理。

根據蘇洼龍水電站導流隧洞穿越地層的地質條件及實際施工情況，洞身堵頭段前采用全斷面鋼筋混凝土襯砌，堵頭段及堵頭段后Ⅱ類、Ⅲ1類圍巖洞段頂拱不襯砌。導流隧洞洞身各洞段的鋼筋混凝土襯砌厚度為洞身穩定分析與結構計算，并參考同類工程經驗確定。

4 導流隧洞進出口

4.1 導流隧洞進出口邊坡

導流隧洞進口為整體開挖，最大開挖邊坡高度為104 m，右側明渠設3級馬道，馬道設置高程為2 415.0 m、2 435.0 m和2 460.0 m，巖質邊坡開挖坡比1∶0.5，覆蓋層邊坡開挖坡比1∶1.1～1∶1.5；導流隧洞出口邊坡最大開挖高度約為108 m，設4級馬道，馬道設置 高 程 為 2 398.0 m、2 420.0 m、2 440.0 m和2 460.0 m，巖質邊坡開挖坡比1∶0.3，覆蓋層邊坡開挖坡比1∶1.1～1∶1.5。

進出口邊坡支護型式為系統錨桿、噴混凝土、掛鋼筋網、網格梁和錨索支護等支護。邊坡開挖后并采取及時支護措施，邊坡穩定，未出現大范圍塌方等現象，且進出口邊坡監測數據成果分析表明，進、出口邊坡處于穩定狀態。

4.2 導流隧洞進出口明渠

導流隧洞進口明渠長約476.2 m，渠底寬25.0～100.5 m。左側邊墻擴散角為25°，右側邊墻擴散角為8°。進口明渠導0-362.3 m～導0-498.2 m，底高程為2 386.5 m，進口明渠導0-230.0 m～導0-362.3 m，縱坡為1.98%，進口明渠導0-080.9 m～導0-230.0 m，底高程為2 384.0 m。進口明渠導0-032.0 m～導0-080.9 m設置2 385.0 m高程到2 379.0 m高程的反坎，進口明渠導0-022.0 m～導0-032.0 m底板高程為2 379.0 m。進口明渠導0-022.0 m～導0-080.9 m底板、左側邊墻導0-022.0 m～導0-096.2 m及右側邊墻導0-022.0 m～導0-104.0 m高程2 435.0 m以下采用1 m厚C20鋼筋混凝土防護。

導流隧洞出口明渠長約336.5 m，出口明渠導0+896.53 m～導0+954.57 m為明渠內異形反臺階消力池，底板高程為2 367.0 m，共設置5級臺階，臺階高程分別為2 370.0 m、2 374.0 m、2 378.0 m、2 382.0 m和2 386.0 m。消力池分三塊澆筑，塊與塊之間為結構縫，結構縫設鍵槽并填充閉孔泡沫板。出 口 明 渠 導 0+954.57 m～導0+985.85 m為消力池后護坦，護坦厚1 m，頂高程2 377.0 m。護坦分塊澆筑，塊與塊之間為結構縫，護坦鋼筋過結構縫，結構縫設鍵槽并填充閉孔泡沫板。消力池及護坦為C30鋼筋混凝土。護坦后明渠底高程為2 380.0 m。明渠右側高程2 398.0 m以下岸坡采用1m厚C20鋼筋混凝土防護。

4.3 導流隧洞進水塔

為后期導流隧洞封堵需要，導流隧洞進口設置了進水塔，采用鋼筋混凝土結構。綜合考慮施工導流期間度汛水位及導流隧洞汛后下閘封堵條件，同時兼顧進水塔頂與右岸公路的銜接，進水塔頂部高程確定為2 435.0 m。

導流隧洞進水塔長22 m，寬30 m，高61 m，進水塔設置一道中墩，兩道封堵閘門孔口尺寸為矩形7.5×19 m(寬×高)，分別設置一扇平板閘門。進口喇叭口采用三面收縮(底板不收縮)型式，體型曲線按1/4橢圓曲線，進口上緣曲線方程為，兩側及中墩曲線方程。

5 導流隧洞封堵堵頭

導流隧洞堵頭為1級永久擋水建筑物，與大壩具有同等的重要性。堵頭按1000年一遇洪水設計，設計洪水位2 475.0 m，校核洪水標準為PMF，校核洪水位2 476.89 m。堵頭最大設計水頭約96 m。

通過抗滑穩定計算導流隧洞堵頭長度為30 m，布置在洞身樁號導0+402.0 m～導0+432.0 m，位于壩體帷幕灌漿線上，混凝土堵頭采用楔形體型式。堵頭內部設置縱向灌漿廊道，廊道長度17 m，廊道為城門洞型，洞徑尺寸3 m×3.5 m(寬×高)。

6 結 語

蘇洼龍水電站導流隧洞已于2017年11月21日成功分流。根據監測成果分析，導流隧洞及相關建筑物安全、穩定，導流隧洞的設計是合理的，可作為其它大中型導流隧洞設計參考及借鑒。