黑河大孤山水电站引水隧洞设计与施工要点.docx

第50卷第11期2014年11月

第50卷第11期2014年11月

Vol.50,No.11

Nov.,2014

GANSUWATERRESOURCESANDHYDROPOWERTECHNOLOGY

·53

·施工技术·

黑河大孤山水电站引水隧洞设计与施工要点

陈学雁

(甘肃黑河水电开发股份有限公司，甘肃张掖734000)

摘要：黑河大孤山水电站引水隧洞设计水头73m,洞长7.3km,成洞洞径6m,属于特长有压隧洞。简要介绍了大孤山水电站引水隧洞采用新奥法进行设计和施工的经验和体会，以及在施工过程中对不良地质条件的处理措施。

关键词：大孤山水电站；引水隧洞；新奥法；锚喷；灌浆

中图分类号：TV672+.1;U455文献标志码：B文章编号：2095-0144(2014)11-0053-02

1工程概况

黑河大孤山水电站位于甘肃省肃南裕固族自治县境内的黑河上游，是黑河干流规划中的第5座梯级水电站，上游接已建成的二龙山水电站尾水，下游于小孤山水电站枢纽衔接。电站主要任务是发电，采用低闸长隧洞引水式开发，设计装机容量65MW,设计引水流量105m3/s,设计水头73m,多年平均发电量2.02亿kW·h,为中型Ⅲ等工程。

2隧洞地质条件概况

引水隧洞长7.3km,成洞洞径6m,线路穿越走廊南山北坡高山区，洞顶埋深120~360m,岩石以变质砂岩、硅质板岩为主，其中Ⅱ类围岩约占44.38%,Ⅲ类围岩约占37.38%,IV类围岩占16.95%,V类围岩占1.3%。岩石总体质量较好，多属致密坚硬岩石，满足成洞要求。微新岩体呈厚层-次块状结构，单轴饱和抗压强度为60~90MPa,岩石致密坚硬，断裂不发育，易积累应变能，埋深大于400m的Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段可能有轻微岩爆发生。

沿线断层、裂隙较发育，主要为NWW、NW和NE向3组。洞线有2条规模较大逆断层F22、F47通过洞室，断层产状NW280°~300°NE∠48°~65°,破碎带宽度10~20m,断层带充填碎裂岩、糜棱岩、断层泥。其余断层破碎带宽度0.2~3.0m,规模小，对洞室稳定影响较大。沿途对发电隧洞有影响的冲沟为右岸的三子龙沟，冲沟走向基本垂直黑河河流，坡降较大，底宽100~300m,沟内覆盖第四系冲洪积物，厚度40~100m,冲沟多有季节性流水。

3隧洞开挖、支护及灌浆设计

3.1开挖支护设计

目前，国内水工隧洞支护设计有2种方法：①传

统方法，即围岩松动荷载全部由支护结构承担；②新奥法，采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度地紧跟开挖作业面施工，因此可以利用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻止围岩进入松动的状态，在必要的情况下可以进行超前支护，加之喷射混凝土的早强和全面粘结性，因而保证了支护的及时性和有效性。并根据量测数据确定二次支护的时间，使初期支护与后期衬砌形成一体的组合衬砌形式，两者共同承担荷载，最终达到充分发挥围岩承载能力的目的。

针对大孤山水电站引水隧洞的地质特点，对该隧洞采用新奥法进行支护设计，即一次支护结合二次衬砌的支护措施。由于构成引水隧洞的Ⅱ、Ⅲ类围岩岩性比较坚硬，为了充分利用围岩的自承能力，节省投资。通过计算并根据已建的工程统计资料对隧洞进行了优化设计。在满足规范及施工要求的情况下，隧洞采用薄衬砌，Ⅱ类围岩衬砌厚度25cm,Ⅲ类围岩厚度30cm,衬砌仅起减糙和增强防渗的作用。通过固结灌浆进一步增强围岩的承载能力、降低围岩的渗透系数，达到由围岩来承担内压的作用，提高衬砌和围岩的联合承载效果。

对Ⅱ类围岩洞段，采用随机锚杆加喷锚支护的方式，随机锚杆采用φ25mm,L=2.5m,锚杆人岩2.3m,喷混凝土的厚度为10cm,二次混凝土衬砌厚度25cm;对Ⅲ类围岩洞段，采用系统锚杆加喷锚支护的方式，锚杆采用φ25mm,L=3m,锚杆入岩2.8m,喷混凝土的厚度为10cm,二次混凝土衬砌厚度30cm;对IV类围岩洞段，开挖断面顶拱270°范围进行系统支护，采用φ25mm,L=3.5m的系统锚杆，锚杆间、排距1.5m,梅花形布置，挂设φ8mm@20cmx

收稿日期：2014-11-19

作者简介：陈学雁(1971-),男，甘肃张掖人，工程师，主要从事水利水电工程建设管理，E-mail:376883631@.

2014年第11期甘肃水利水电技术第