劉牧沖,張 宏,劉 濤,張 琦
(中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司,吉林長春130021)
瓦托水電站工程在瀾滄江一級支流金河下游河段上,位于昌都市卡若鎮(zhèn)乃帕村金河下游約2.5 km處,在是一座以發(fā)電為主的中型水電樞紐工程。水庫正常蓄水位3 315.00 m,設(shè)計洪水位3 315.00 m,校核洪水位3 317.14 m,死水位3 313.00 m。水庫總庫容0.14×108m3,電站裝機(jī)容量50 MW。工程為Ⅲ等中型工程,設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1 000年一遇。主要建筑物包括擋水壩、泄水建筑物和發(fā)電廠房。
工程施工導(dǎo)流采用一次攔斷河床配合布置于右岸的導(dǎo)流隧洞過流的導(dǎo)流方式。
導(dǎo)流隧洞布置在右岸,全長388.72 m,進(jìn)口底板高程3 267.00 m,出口底板高程3 265.00 m,底坡5.15‰。斷面型式采用方圓形斷面,洞徑為6.5 m×8.5 m。原導(dǎo)流洞二次支護(hù)型式為全洞襯砌型式,技施階段優(yōu)化為部分洞段襯砌支護(hù)、部分洞段錨噴支護(hù)型式。
根據(jù)開挖揭露的地質(zhì)條件,導(dǎo)流洞進(jìn)口洞挖段K0+000.00~K0+056.30段、洞身段K0+145.00~K0+166.00段與K0+210.00~K0+230.00段、出口洞挖段K0+291.00~K0+388.72段為Ⅳ類圍巖,圍巖不穩(wěn)定;洞身段K0+056.30~K0+145.00 段 、K0+166.00~K0+210.00、K0+230.00~K0+291.00段為Ⅲ類圍巖,圍巖局部穩(wěn)定性差。
導(dǎo)流洞洞身段初期支護(hù)采用錨噴支護(hù),全洞共有3種初期支護(hù)型式:
1)樁號K0+000.00~K0+009.00段,初期支護(hù)采用I16工字鋼(50 cm一榀,底角設(shè)置鎖腳錨桿)臨時支撐,頂拱和側(cè)壁錨噴支護(hù),噴C20混凝土厚16 cm,錨桿采用直徑25 mm鋼筋,其中頂拱錨桿間排距1.5 m×1.5 m、邊墻錨桿間排距2.0 m×1.5 m,長4.5 m,入巖深4.1 m。
2)樁號K0+009.00~K0+057.00段和K0+282.82~K0+388.72段,初期支護(hù)采用I16工字鋼(100 cm一榀,底角設(shè)置鎖腳錨桿)臨時支撐,錨噴參數(shù)同K0+000.00~K0+009.00段。
3)樁號K0+057.00~K0+282.82段,初期支護(hù)采用錨噴支護(hù),噴C20混凝土厚度10 cm,錨桿參數(shù)同K0+000.00~K0+009.00段。
導(dǎo)流洞洞身段二次支護(hù)采用全洞襯砌,共有3種襯砌型式:
1)樁號K0+000.00~K0+009.00段,該段為導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段,整體式襯砌支護(hù)型式,襯砌厚度120 cm,主筋直徑為32 mm,副筋直徑為25 mm。
2)樁號K0+009.00~K0+057.00段,采用整體式襯砌支護(hù)型式,襯砌厚度100 cm,主筋直徑為32 mm,副筋直徑為25 mm。
3)樁號K0+057.00~K0+388.72段,采用整體式襯砌支護(hù)型式,襯砌厚度80 cm,主筋直徑為28 mm,副筋直徑為25 mm。
瓦托工程導(dǎo)流洞于2016年6月開挖完成,并按照原方案進(jìn)行了初期支護(hù)。由于施工現(xiàn)場混凝土骨料供應(yīng)出現(xiàn)問題,難以滿足施工要求,并有可能影響汛后截流的建設(shè)安排。為此,出于從緩解骨料供應(yīng)矛盾、加快工程建設(shè)進(jìn)程及盡可能降低工程投資等方面考慮,建設(shè)方提出進(jìn)行導(dǎo)流洞二次支護(hù)型式優(yōu)化的設(shè)想。
為全面掌握導(dǎo)流洞開挖揭露的巖石情況,現(xiàn)場在導(dǎo)流洞K0+060.00~K0+290.00段,每隔10 m進(jìn)行聲波測試,檢測成果見表1。
根據(jù)導(dǎo)流洞開挖后揭露出的圍巖實際情況、地質(zhì)綜合評價結(jié)果和現(xiàn)場聲波測試成果,導(dǎo)流洞除進(jìn)出口及中部斷層帶圍巖破碎、整體性差外,其余段圍巖整體性相對較好,具備優(yōu)化二次支護(hù)型式的條件。
1)導(dǎo)流洞K0+000.00~K0+056.30段,圍巖條件較差,同時封堵工況下,該段承壓水頭較高,維持該段洞身支護(hù)型式不變。
2)導(dǎo)流洞 K0+147.80~K0+166.00、K0+210.00~K0+230.00、K0+291.00~K0+388.72段,分別為跨越斷層段及出口段,均為Ⅳ類圍巖,圍巖不穩(wěn)定,上述洞身段二次支護(hù)采用分離式襯砌支護(hù)型式,襯砌厚度為80 cm,主筋直徑為25 mm,副筋直徑為16 mm。
3)導(dǎo)流洞K0+056.30~K0+147.80、K0+184.00~K0+210.00、K0+230.00~K0+291.00段圍巖整體性較好,均為Ⅲ類圍巖,上述洞身段二次支護(hù)優(yōu)化為掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)型式,噴混凝土厚度為15 cm,鋼筋網(wǎng)直徑為8 mm,間距10 cm。
優(yōu)化后,導(dǎo)流洞二次支護(hù)混凝土及鋼筋量均大幅減少,襯砌混凝土量減少2 000 m3,約占原設(shè)計量的26%;鋼筋量減少766 t,約占原設(shè)計量的72%。同時,部分洞段采用掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)型式后,一方面緩解了工程混凝土骨料供應(yīng)緊張的問題,另一方面也加快了導(dǎo)流洞的建設(shè)進(jìn)度,為工程順利截流提供了保障。
2016年9月11 日,瓦托工程導(dǎo)流洞按照優(yōu)化方案施工完成,具備了過流條件。9月中旬,工程擇機(jī)進(jìn)行了截流,導(dǎo)流洞實現(xiàn)分流運行。
2017年7 月,瓦托工程遭遇超標(biāo)洪水。期間,導(dǎo)流洞最大過流量達(dá)到712 m3/s,遠(yuǎn)超導(dǎo)流洞設(shè)計過流量(587 m3/s)。導(dǎo)流洞設(shè)計最大平均流速為11.35 m/s,遭遇超標(biāo)洪水時,導(dǎo)流洞最大平均流速為13.77 m/s,超設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)約21%,經(jīng)觀測,導(dǎo)流洞運行狀況正常。
根據(jù)相關(guān)規(guī)范建議,采用錨噴襯砌支護(hù)的臨時過水隧洞最大流速不宜超過12 m/s。瓦托工程導(dǎo)流洞設(shè)計最大平均流速為11.35 m/s,2017年,運行期最大平均流速達(dá)到13.77 m/s,截至目前,導(dǎo)流洞運行狀況正常。瓦托水電站計劃2018年汛后下閘蓄水發(fā)電,導(dǎo)流洞仍將運行一個汛期,作為工程施工期唯一過流通道,導(dǎo)流洞的安全性至關(guān)重要,如若失事,將造成基坑工作面過流,工程損失嚴(yán)重。因此,加強(qiáng)導(dǎo)流洞的巡視及監(jiān)測工作尤為重要,做到及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,確保工程度汛安全。
表1 導(dǎo)流洞聲波檢測成果表