王捷

（福建省水利水電工程局有限公司福建泉州362000）

軒萊水電站導(dǎo)流方案選擇和適宜性分析

王捷

（福建省水利水電工程局有限公司福建泉州362000）

本文結(jié)合軒萊水電站工程施工導(dǎo)流方式比選，詳細(xì)分析了左岸導(dǎo)流泄洪遂洞方案、左岸導(dǎo)流明渠方案，并對(duì)兩種導(dǎo)流方案進(jìn)行了工程地質(zhì)分析和適宜性等因素分析比較，最后從施工難度、工期、質(zhì)量、投資成本等角度選擇了隧洞導(dǎo)流設(shè)計(jì)方案。

軒萊水電站；導(dǎo)流方式；隧洞；明渠；適宜性

1 工程概述

鎮(zhèn)康縣軒萊水電站是利用南捧河上游軒干河段進(jìn)行開發(fā)的水電站項(xiàng)目。南捧河屬怒江流域南汀河水系，是南汀河干流中下游右岸加入的一條一級(jí)支流。軒萊水電站裝機(jī)16MW，電站最大引用流量37m3/s，為引水式?。↖）型水力發(fā)電站。電站取水口位于鎮(zhèn)康縣勐堆鄉(xiāng)與鳳尾鎮(zhèn)相聯(lián)的軒干河上，取水壩地理位置東經(jīng)98°58′7″，北緯23°53′49″，廠址位于軒干河與鳳尾河匯口上游約100m軒干河右岸，左岸為匯華硅廠廠區(qū)，廠址距軒萊大橋約200m，橋右岸公路可至南傘，左岸公路可至鳳尾壩（原縣城）交通條件較好。電站廠址距南傘縣城公路里程35km，至昆明公路里程為805km，廠址距壩址公路里程4.2km。

2 導(dǎo)流泄洪隧洞方案選擇

導(dǎo)流泄洪隧洞位于左岸山體。導(dǎo)流洞全長(zhǎng)約466.65m(其中隧洞段約為347.28m)，進(jìn)口底板高程967.00m，城門洞型，洞徑規(guī)模(寬×高)7m×8m。

2.1 基本地質(zhì)條件

隧洞橫穿法郎組上段上部第二層（T2fb-2）、第三層（T2fb-2-3）及第四層（T2fb-2-4）地層，巖性灰褐、青灰色薄層粉砂巖及灰黃色厚層狀細(xì)砂巖。巖層產(chǎn)狀變化大，隧洞軸線與巖層走向夾角65°左右，巖層傾角45°～62°。

穿越樞紐區(qū)褶皺構(gòu)造，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。除層間裂隙發(fā)育外，其余構(gòu)造裂隙不發(fā)育。大部巖體完整性為中等，滲透性為弱—中等，地下水主要位于洞身附近，對(duì)隧洞圍巖穩(wěn)定性影響小。

隧洞主要處在強(qiáng)～弱風(fēng)化巖體之中，進(jìn)口段和出口段為強(qiáng)風(fēng)化巖體。出口段明渠位于河床堆積層中。

2.2 遂洞工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

（1）洞臉穩(wěn)定性

進(jìn)口215.6m～245.3m段：明挖段，洞臉岸坡表層為殘坡積碎石土，覆蓋層厚度小于3m，現(xiàn)處于穩(wěn)定狀態(tài)。下伏基巖巖層傾向山內(nèi)偏下游，地形坡度35°～40°，隧洞軸線與巖層傾向基本一致，對(duì)穩(wěn)定有利，進(jìn)口洞臉自然邊坡基本穩(wěn)定；

出口592.7m～683.0m段：明渠段，洞臉山內(nèi)側(cè)岸坡表層為第四系殘坡積碎石土，厚度小于3m，底板部位為河床砂卵礫石層。山內(nèi)側(cè)岸坡穩(wěn)定性差，巖層總體陡立傾向下游，自然邊坡穩(wěn)定性差。開挖邊坡穩(wěn)定性差。進(jìn)、出口開挖邊坡需采取工程措施處理。

（2）圍巖分類

導(dǎo)流泄洪隧洞圍巖主要以強(qiáng)～弱風(fēng)化巖體薄層粉砂巖及厚層細(xì)砂巖為主，隧洞洞徑跨度較大，總體對(duì)圍巖的穩(wěn)定不利。

①進(jìn)口段215.6m～245.3m

該段圍巖主要為強(qiáng)風(fēng)化細(xì)砂巖夾粉砂巖，巖體層理發(fā)育，巖層傾角較陡，巖體完整性差，呈破碎～較破碎狀態(tài)，存在軟弱結(jié)構(gòu)面及不利結(jié)構(gòu)面組合，巖體整體呈層狀碎裂結(jié)構(gòu)夾層狀裂隙結(jié)構(gòu)，地下水處于洞身以下，隧洞圍巖自身自穩(wěn)能力差，開挖中易產(chǎn)生坍落破壞?？傮w上該段隧洞圍巖主要屬“Ⅴ”類圍巖。

②245.3m～300.3m段

該段圍巖主要為弱風(fēng)化細(xì)砂巖夾粉砂巖，巖體層理發(fā)育，巖層傾角較陡，巖體完整性差，呈破碎～較破碎狀態(tài)，存在軟弱結(jié)構(gòu)面及不利結(jié)構(gòu)面組合，巖體整體呈層狀碎裂結(jié)構(gòu)夾層狀裂隙結(jié)構(gòu)，地下水處于洞身以下，隧洞圍巖自身自穩(wěn)能力較差，開挖中易產(chǎn)生坍落破壞。該段隧洞總體屬Ⅲ類夾30%～40%Ⅳ類、Ⅴ類圍巖。

③300.3m～405.9m段

該段圍巖主要為弱風(fēng)化薄層粉砂巖，巖體層理發(fā)育，巖層傾角較陡，巖體完整性差，呈破碎～較破碎狀態(tài)，存在軟弱結(jié)構(gòu)面及不利結(jié)構(gòu)面組合，地下水處于洞身以下，隧洞圍巖自身自穩(wěn)能力差，開挖中易產(chǎn)生坍落破壞。該段隧洞總體屬Ⅳ類夾10%～20%Ⅲ類、20%～30%Ⅴ類。

④405.9m～497.0m段

該段圍巖主要為弱風(fēng)化細(xì)砂巖夾粉砂巖，巖體層理發(fā)育，穿越斷層f4，巖層傾角較陡，巖體完整性差，呈破碎～較破碎狀態(tài)，存在軟弱結(jié)構(gòu)面及不利結(jié)構(gòu)面組合，巖體整體呈層狀碎裂結(jié)構(gòu)夾層狀裂隙結(jié)構(gòu)，隧洞圍巖自身自穩(wěn)能力較差，開挖中局部產(chǎn)生坍落破壞。該段隧洞總體屬Ⅲ類夾30%～40%Ⅳ類、Ⅴ類圍巖。

⑤497.0m～563.0m段

該段圍巖主要為弱風(fēng)化薄層粉砂巖，巖體層理發(fā)育，巖層傾角較陡，巖體完整性差，呈破碎～較破碎狀態(tài)，存在軟弱結(jié)構(gòu)面及不利結(jié)構(gòu)面組合，巖體整體呈層狀碎裂結(jié)構(gòu)夾層狀裂隙結(jié)構(gòu)，隧洞圍巖自身自穩(wěn)能力差，開挖中易產(chǎn)生坍落破壞。該段隧洞總體屬Ⅳ類夾30%～40%Ⅴ類圍巖。

⑥563.0m～592.7m段

該段圍巖主要為弱風(fēng)化薄層粉砂巖，巖體層理發(fā)育，巖層傾角較陡，巖體完整性差，呈破碎～較破碎狀態(tài)，沖溝處上部覆蓋厚度小于7m，隧洞開挖中易產(chǎn)生坍塌及淺層滑動(dòng)破壞，隧洞圍巖自身自穩(wěn)能力差，易產(chǎn)生坍塌。該段隧洞總體屬Ⅴ類圍巖。

2.3 導(dǎo)流遂洞施工處理措施

明挖段建議開挖坡比：覆蓋層1：1.25，基巖1：0.75。洞臉邊坡應(yīng)進(jìn)行專門錨固護(hù)坡處理?！阿酢鳖悋鷰r段隧洞采取導(dǎo)洞方式開挖，小炮爆破，并有超前臨時(shí)支護(hù)措施，及時(shí)進(jìn)行排水和鋼筋混凝土襯砌。“Ⅳ”類圍巖段隧洞采取導(dǎo)洞方式開挖，小炮爆破，及時(shí)進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌?！阿蟆鳖悋鷰r段隧洞采取全斷面一次性開挖，光面爆破，進(jìn)行噴錨，局部不穩(wěn)定位置進(jìn)行掛網(wǎng)噴錨或系統(tǒng)錨桿加固，并進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌處理。

3 導(dǎo)流明渠方案工程

導(dǎo)流明渠布置于左岸，全長(zhǎng)約443m，進(jìn)口底板高程968.0m，出口底板高程966.0m，明渠底寬約20m，高約17m。

3.1 基本地質(zhì)條件

左岸坡面產(chǎn)狀57°∠35°～39°，山坡微向右岸突出，為陡坡地形。明渠橫穿法郎組上段上部第二層（T2fb-2）、第三層（T2fb-2-3）及第四層（T2fb-2-4）地層，巖性灰褐、青灰色薄層粉砂巖及灰黃色厚層狀細(xì)砂巖。巖層產(chǎn)狀變化大，明渠軸線與巖層走向夾角65°左右，巖層傾角45°～62°。

穿越樞紐區(qū)褶皺構(gòu)造，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。除層間裂隙發(fā)育外，其余構(gòu)造裂隙不發(fā)育。大部巖體完整性為中等，滲透性為弱—中等，地下水主要位于底板附近或略高于底板，對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較小。明渠主要處在強(qiáng)～弱風(fēng)化巖體之中，出口段明渠位于殘坡堆積層中。

3.2 明渠工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

（1）58.8m～108.3m段—邊坡較穩(wěn)定段

地形坡度35°～39°，地表殘坡堆積層厚約2m～4m，為橫向坡，巖體呈層狀裂隙結(jié)構(gòu)，巖體強(qiáng)風(fēng)化下限深12m～16m。設(shè)計(jì)明渠底板在強(qiáng)至弱風(fēng)化巖體內(nèi)，地下水位在底板附近，內(nèi)邊坡開挖高25m～70m，外邊坡開挖高5m～15m。除局部卸荷裂隙發(fā)育外，無其它不良物理地質(zhì)體發(fā)育。該段邊坡主要呈橫向坡結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)面組合未形成傾向山外的軟弱滑動(dòng)面，自然岸坡及開挖邊坡均較穩(wěn)定。巖體強(qiáng)度滿足明渠承載力要求，透水性中等，底板巖體抗沖刷能力中等。

（2）108.3m～374.7m段—邊坡較穩(wěn)定至邊坡穩(wěn)定較差段

地形坡度35°～39°，地表殘坡堆積層厚約2m～5m，局部基巖裸露，為橫向坡，巖體呈層狀裂隙結(jié)構(gòu)，巖體強(qiáng)風(fēng)化下限深8m～ 16m。設(shè)計(jì)明渠底板在弱風(fēng)化巖體內(nèi)，地下水位在底板附近或略高于底板4m～9m，內(nèi)邊坡開挖高60m～90m，外邊坡開挖高15m～30m。除局部卸荷裂隙發(fā)育外，無其它不良物理地質(zhì)體發(fā)育。該段邊坡主要呈橫向坡結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)面組合未形成傾向山外的軟弱滑動(dòng)面，自然岸坡較穩(wěn)定，但由于開挖邊坡屬高邊坡，開挖邊坡均較穩(wěn)定（108.3m～153.8m、215.8m～267.7m）至邊坡穩(wěn)定較差（153.8m～215.8m、267.7m～374.7m）。巖體強(qiáng)度滿足明渠承載力要求，透水性中等。底板巖體抗沖刷能力中等。

（3）374.7m～417.0m段—邊坡不穩(wěn)定段

橫穿左壩肩下游小山脊，地形坡度36°～39°，地表殘坡堆積層厚約5m～8m，為橫向坡，巖體呈層狀裂隙結(jié)構(gòu)，巖體強(qiáng)風(fēng)化下限深8m～15m。設(shè)計(jì)明渠底板在弱風(fēng)化巖體內(nèi)，地下水位高于底板6m～8m，內(nèi)邊坡開挖高50m～65m，外邊坡開挖高15m～20m。卸荷裂隙較發(fā)育，地表有崩坡積層分布。該段邊坡主要呈橫向坡結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)面組合有形成傾向上游偏山外的軟弱滑動(dòng)面，自然岸坡較不穩(wěn)定，開挖邊坡不穩(wěn)定。巖體強(qiáng)度滿足明渠承載力要求，透水性中等，底板巖體抗沖刷能力中等。

（4）417.0m～466.9m段—邊坡穩(wěn)定較差段段

地形坡度32°～35°，地表殘坡堆積層厚約2m～3m，局部基巖裸露，為橫向坡，巖體呈層狀裂隙結(jié)構(gòu)，巖體強(qiáng)風(fēng)化下限深7m～11m。設(shè)計(jì)明渠底板在強(qiáng)風(fēng)化巖體內(nèi)，地下水位高于底板3m～6m，內(nèi)邊坡開挖高25m～50m，外邊坡開挖高5m～15m。除局部卸荷裂隙發(fā)育外，無其它不良物理地質(zhì)體發(fā)育。該段邊坡主要呈橫向坡結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)面組合未形成傾向山外的軟弱滑動(dòng)面，自然岸坡較穩(wěn)定，由于開挖都在強(qiáng)風(fēng)化巖體中，故開挖邊坡穩(wěn)定較差。巖體強(qiáng)度滿足明渠承載力要求，透水性中等，基礎(chǔ)部分在第四系松散層中，底板巖體抗沖刷能力弱。

3.3 導(dǎo)流明渠施工處理措施

建議梯形斷面分臺(tái)開挖，開挖坡比：第四系堆積體1∶1～1∶1.25，內(nèi)側(cè)強(qiáng)風(fēng)化巖體1∶0.75，弱風(fēng)化巖體1：0.3～1∶0.5，過水段三面光鋼筋混凝土永久襯砌，內(nèi)邊坡底部設(shè)擋墻，上部邊坡采用錨固處理，基礎(chǔ)抗滑穩(wěn)定較差段及基礎(chǔ)抗滑不穩(wěn)定段的基礎(chǔ)需采取抗滑措施。

4 結(jié)語

軒萊水電站導(dǎo)流方式初步選定導(dǎo)流泄洪隧洞、導(dǎo)流明渠兩種方案，通過以上分析，考慮導(dǎo)流明渠方案由于開挖方量較大、開挖邊坡較高，大部分地段為高邊坡，邊坡處理難度及工程量較大。隧洞設(shè)計(jì)斷面較大，圍巖穩(wěn)定性較差。從工程地質(zhì)角度，兩方案地質(zhì)條件較差，應(yīng)綜合比較。經(jīng)地質(zhì)、水工、施工、投資等專業(yè)綜合比較，最終確定采用泄洪隧洞導(dǎo)流方式。

兩個(gè)方案施工難度比對(duì)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)流明渠開挖方量較大、開挖邊坡較高，大部分地段為高邊坡，邊坡處理難度及工程量較大，而泄洪隧洞導(dǎo)流方式施工難度相對(duì)較?。挥捎趯?dǎo)流明渠布置在江心灘左邊緣靠近主河槽位置，水深及流速較大，臨時(shí)航道大部分為水下開挖，開挖施工處于洪水高峰期難以施工，開挖期時(shí)間較短；因?qū)Я髅髑吰聡鷰r穩(wěn)定性較差，邊坡加固處理工程量較大，工程投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出工程投資概算，工程投資方未通過；泄洪洞導(dǎo)流方式建筑物布置和運(yùn)行管理均較簡(jiǎn)單，且考慮發(fā)電工期因素采用泄洪洞導(dǎo)流方式施工工期明顯縮短，有利于早日實(shí)現(xiàn)發(fā)電目標(biāo)。陜西水利

[1]《水力發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB 50287-2006）.

[2]《水電水利工程壩址工程地質(zhì)勘察技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5414-2009）.

[3]王健.蓮麓水電站導(dǎo)流方式的研究[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2011（05）：165-168.

[4]梁日新，蔣建林.枕頭壩一級(jí)水電站導(dǎo)流明渠防滲方式的對(duì)比選擇[J].水力發(fā)電，2011（05）：84-87.

[5]文強(qiáng).岷江航電犍為樞紐工程導(dǎo)流方案比較[J].紅水河，2012（31）：31-36.

（責(zé)任編輯：暢妮）

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