六甲水電站擴建工程引水隧洞開挖和溶洞段處理施工技術

譚耀武

百色市水利電力建筑工程處，廣西 百色 533000

0 引言

近幾年來，各大電網對地方電網實行峰、谷電價和峰電超計劃加價政策，因此，讓電網中調節性能較好的水庫電站實行頂峰發電，多發峰電，少發谷電，就能明顯提高地方網的負荷率和經濟效益，許多水電站在原設計時未考慮電站的調峰容量，豐水期缺少調峰能力，因此，對這些電站進行擴建，提高電站的調峰能力是提高電站和電網經濟效益的關鍵措施之一。老電站進行增容改造是十分必要的，本文介紹了六甲水電站擴建工程引水隧洞開挖和溶洞段處理施工技術中應注意的問題。

1 工程概況

六甲水電站位于河池市金城區六甲鎮境內，是龍江河上第三個梯級水電站，是一個以發電為主兼有灌溉效益的小型水電工程，由于水庫正常水位214.50m與上游撥貢水電站正常尾水位216.80m未銜接，擴建工程利用現有工程有利條件，將正常蓄水位抬高至216.50m，擴大裝機容量11.5mW，總裝機容量達到22.32mW。主要建筑物由攔河壩加高、新建引水系統、引水式壩后廠房、開關站和右岸灌溉管組成。

無壓引水隧洞長度為195m，設計底坡i=1/2000， 設計流量60.2 m3/s，進口底板開挖高程211m，連接上游進水閘室，出口底板開挖高程210.9m，接壓力前池連接段。開挖斷面為圓拱直墻型，尺寸為6.5m×8.2m（寬×高），起拱高度6.223m，拱高1.977m，如圖1所示。

圖1 引水隧洞開挖標準斷面圖

2 主要地質特征

進口處地形陡峭，巖層裸露，洞口巖石處于弱風化狀態，岸坡的穩定性較好。出口段頂板單薄，節理裂隙發育，巖體較破碎，該段巖體分類為IV類，隧洞圍巖穩定性較差。洞體穿過左岸雄厚的溶峰，走向平直，洞體圍巖為薄層～中厚層深灰色灰巖、硅質灰巖，夾硅質巖條帶，巖層呈平緩褶皺狀，走向北西，傾向北東，傾角10～20°，產狀形式對洞體圍巖穩定較為有利。

樁號引0+067.6～引0+081.4地質條件較為復雜，有一條寬10.6m橫跨洞線的溶洞，頂部向山頂延伸，底部深度距開挖面為1.5m～2.3m， 并出現地下滲透水和大量山體土石坍塌。引0+067.6～引0+069.2和引0+79.8～引0+081.4為斷層破碎帶，斷層角礫巖母巖為灰巖、硅質巖，裂隙發育。

3 引水隧洞開挖施工方案

進口段挖石方工程量為3140m3，出口段挖石方工程量為8930m3，洞挖石方工程量為9680m3，結合施工機械和技術水平，采取進口、出口兩個工作面分部開挖掘進的施工方法，進口段利用喇叭口二期開挖土方做臨時施工圍堰。除溶洞段和不良地質段外，混凝土襯砌均在進水口閘室完工以及全洞貫通后進行。施工營地分別布置在進水口段左岸、出水口左岸附近的平整空地上，配備4臺6m3電動空氣壓縮機供風。利用現有舊廠房進場道路和旅游便道作為施工運輸道路，進口段開挖石渣堆放在1#棄土場，運距約0.8km，出口段開挖石渣堆放在2#棄土場，運距約1.2km。

開挖遵循《水工建筑物地下開挖工程施工技術規范》DL/T5099-1999和《水工建筑物巖石基礎開挖工程施工技術規范》SL47-94。

3.1 進口、出口段開挖

進口段與進水閘室基礎開挖同時進行，設計開挖邊坡坡度1：0.5，開挖高程225m～211m。出口段與壓力前池連接段開挖同時進行，設計開挖邊坡坡度1：0.5，開挖高程224.4m～210.9m。施工采取淺孔爆破法，自上而下分三層開挖，設計開挖邊坡線處，預留1m厚度保護層，采用手風鉆進行光面爆破，臨近水平建基面保護層，采取淺孔弱振爆破，盡量減少原地層不受破壞和擾動。

3.2 洞臉支護

邊坡開挖完成后，按設計圖紙要求進行錨桿布孔，錨筋規格為Φ22，孔排距均為1.5m，錨筋長3m，錨筋孔徑采用Φ50，錨筋孔采用注漿機回填1：3水泥砂漿，錨筋垂直巖石層面或結構面，掛網Φ8@150×150噴射C20混凝土厚100mm，排水孔深入巖石0.5m，梅花形2m×2m相間排列,如圖2所示。

圖2 引水隧洞出口邊坡支護圖

采取鉆孔爆破法，開挖程序為斷面分部開挖法，斷面分上、下二層開挖，循環作業。主要工序如下：鉆孔準備、鉆孔、裝藥、設備撤離、起爆、通風排煙、安全檢查、臨時支撐、出渣準備、出渣、延長運輸線路和風水電管線等。

根據以往工程經驗，結合現場爆破實驗，施工時，上層超前掘進的距離為2.5m～3m，采取氣腿式風動沖擊式鑿巖機鉆孔打眼，布置四角錐形掏槽孔，2個崩落孔，以及7個周邊孔。下層布置6個垂直炮孔和7個水平炮孔?；嫠稍?、亂石采用人工撬挖，清除干凈，工作面各布置1臺大宇55型挖掘機挖裝石渣，6輛5t農用自卸汽車運輸。

3.3 洞身開挖

3.4 不良地段臨時支護措施

圍巖破碎段采取短進尺，密炮孔、少藥量鉆爆，每進1.5m～2m及時進行支護。

支護錨筋規格為Φ22，孔排距均為1.5m，錨筋長3m，錨筋孔徑采用Φ50，錨筋孔采用注漿機回填1：3水泥砂漿，掛網Φ8@150×150噴射C20混凝土厚100mm，拱頂每排布3個排水孔，排距3米，孔深入巖石0.5米，其中1孔為頂拱，邊孔與頂拱的中心角為30°和60°，相間排列,如圖3所示。

圖3 引水隧洞不良地段臨時支護圖

3.5 溶洞段處理措施

溶洞段塌方趨于穩定后，利用底板縱向排水溝把地下滲透水引排出洞外，用1臺55型小型挖掘機進行裝運，大孤石則用手風鉆鉆孔打眼爆破卸小。塌方開挖完成，立即進行底板埋石混凝土回填（埋石率30%），基礎預埋32a號槽鋼深1m，累計共完成槽鋼支護43組，并與鋼筋網焊接牢固。該段襯砌厚度為0.5m，布置雙層鋼筋，襯砌施工分段逐漸進行，為防止大石塊落下砸壞槽鋼，增加了橫拉桿和斜支撐，待混凝土澆筑完成后割除。溶洞段不灌漿，頂部預埋Φ50鋼管作排水孔作用，如圖4所示。

圖4 引水隧洞溶洞段槽鋼平面布置圖 1-1 剖面圖

4 施工質量控制和安全管理

開挖前編制詳細的開挖施工措施和支護方案，嚴格實行技術交底制度，定期檢測洞室方向、中心線和高程，每次放炮后，均進行規格檢查，實行班組自檢、互檢和專職檢查相結合的方法。在起爆后出渣前，清撬所有開挖面上殘留的危石碎塊，確保進入洞內的人員和機械設備的安全。在施工過程中，經常檢查已開挖洞段的圍巖穩定情況，清撬可能塌落的松動巖塊。開挖巖面支護前用高壓風沖干凈，清除巖石碎片、塵埃、碎屑和爆破泥粉，以便檢查圍巖中的軟弱結構面，改進支護措施。

引水隧洞開挖全過程未發生任何質量和安全事故，開挖完畢后，對斷面的規格和開挖質量進行了檢查、校測和驗收，單元工程質量評定全部合格，為后期混凝土襯砌施工提供了有利條件。

5 結論

實踐證明，本工程的開挖技術措施和支護方案是合理可行和正確有效的，也是保證工程質量、進度和安全的關鍵。從2007年7月通水發電至今運行良好，經過了近3年的考驗，保證了水電站正常效益的發揮。