文登抽水蓄能電站引水上部施工支洞口進洞方案比選

徐艷群 劉傳軍 王俊

【摘要】水電工程中施工支洞的主要功能是施工通道，其功能與公路、鐵路隧洞相似，文登抽水蓄能電站引水上部施工支洞洞口開挖設計通過方案比選，將交通行業常用的隧洞洞口開挖方法應用于施工支洞洞口開挖，降低了對環境的破壞，節約了投資，取得了良好的工程效果。

【關鍵詞】施工支洞；少開挖；環保；經濟

1、概況

文登抽水蓄能電站位于山東省文登市界石鎮境內，電站總裝機容量1800MW，屬一等大（1）型工程。引水系統上部施工支洞是引水隧洞、進水口豎井、引水閘門井及高壓管道上平段開挖、支護及混凝土施工的重要通道，采用城門洞型斷面，斷面凈尺寸5.5×5m（寬×高）。洞身巖性主要為石英二長巖和二長花崗巖，圍巖以III類為主，Ⅳ類圍巖為輔。

2、上支洞布置方案及比較

2.1 大開挖進洞方案

采用大開挖進洞方案時，支洞總長度為353.97m，洞口底板高程540.00m，終點底板高程554.58m，平均縱坡4.11%。支洞明挖段長53.48m，洞口處寬8.1m，向外呈“八”型擴散，邊坡坡比為1：0.5，向上每15m布置一級馬道，馬道寬3m。邊坡最大開挖高程569.00m，最大高差29m，開口線外3m處設置梯形截排水溝，排水溝寬、深均為60cm，口寬1.6m。

洞口明挖段開挖支護措施：明挖段分臺階開挖，邊開挖邊支護。開挖面采用25水泥砂漿錨桿，長度4.5m，間排距3.0m，掛φ6.5@200×200鋼筋網，噴C20混凝土15cm，邊坡面設置排水孔，孔深4.0m，間排距3.0m。在洞臉外圍增加兩排鎖口錨桿，采用25@100×100水泥砂漿錨桿，間排距3.0m。

洞口洞挖段開挖支護措施：因洞挖段位于Ⅳ類圍巖的弱風化層，圍巖埋深最小12.3m，設計對洞挖段分兩次支護：初期支護在開挖前用I16工字鋼支撐，間距75cm，打超前錨桿和系統錨桿，掛φ6.5@200×200鋼筋網，C20混凝土噴護；二次支護為鋼筋混凝土襯砌，長度為18.2m，厚度50cm，選用16@200×200，縱向筋為14@250×250，洞內布設排水孔，孔深3m，間排距均為3m，孔內插Φ50排水花管，采用三通管與排水管連通，將滲水排入洞內排水溝。

經過計算，明挖進洞方案總投資約為164.8萬元。

2.2少開挖進洞方案

采用少開挖方案時，引水上部施工支洞總長度為389.7m，洞口底板高程540.00m，終點底板高程554.58m，平均縱坡3.74%。支洞明挖段長21.10m，洞口處寬8.1m，向外呈“八”型擴散，洞口邊坡坡比為1：1.3。邊坡最大開挖高程546.80m，最大高差6.8m，開口線外3m處設置梯形截排水溝，排水溝長75.9m，底寬60cm，口寬1.6m。

洞口明挖段開挖支護措施：明挖段分臺階開挖，邊開挖邊支護。開挖面噴C20混凝土15cm，邊坡面設置排水孔，孔深4.0m，間排距3.0m。

明挖段長21.1m，采用長管棚、注漿小導管、工字鋼拱架臨時支護進洞的方法。明挖段在接近進洞斷面部位時，預留3～5m長的核心土，并扣槽制作套拱及管棚導向管，套拱緊貼開挖面，沿隧洞斷面型制作，C25鋼筋混凝土襯砌，厚度1m，布設雙層鋼筋，保護層厚度5cm，主筋20@200×200，分布筋為14@250×250。3榀工字鋼間采用25鋼筋連接，間距0.5m，拱架外側布置導向管，并固定在拱架上。導向管沿頂拱及邊墻布置，環向、豎向間距均為0.3m，管徑108mm，長度1m，共布設56孔。

洞口洞挖段開挖支護措施：套拱制作完成并達到設計強度后，打孔安裝管棚，管棚采用熱軋無縫鋼管，外徑108mm，壁厚6mm，單孔15m長，環向間距30cm，管棚內灌漿并插入4根22鋼筋，單根鋼筋長度為15m。鉆孔外插角1°～3°，鋼管上按梅花形鉆間距為15cm，Φ7.5mm小孔；采用水灰比為1：1的水泥漿，注漿初壓0.5～1Mpa，終壓2～2.5Mpa。

注漿完成并固結后，邊開挖邊支護進洞。開挖時一般采用分層開挖并預留核心土，及時支護。在洞口Ⅴ類圍巖及Ⅳ類圍巖破碎段，采用頂拱、邊墻布置超前注漿小導管，直徑42mm，壁厚3.5mm的無縫熱軋花管，單孔長度3.0m，間排距0.5m，安裝外插角控制在10°～15°。采用水灰比為1：1的水泥漿，注漿初壓0.1～0.3Mpa，終壓1.2～1.5Mpa。在洞口Ⅳ類圍巖段，采用超前錨桿、系統錨桿和I16工字鋼拱架配套使用，錨桿采用25水泥砂漿錨桿，長度4.5m，其中超前錨桿間距0.5m，排距3.0m；系統錨桿間距3.0m，排距3.0m，梅花形布置。

設計對洞挖段分兩次支護：初期支護在開挖前用I16工字鋼支撐，間距75cm，再打超前錨桿和系統錨桿，并掛φ6.5@200×200鋼筋網，噴C20混凝土；二次支護為C20鋼筋混凝土雙層筋襯砌，長度為36.4m，厚度50cm，選用18@200×200，縱向筋為14@250×250，洞內布設排水孔，孔深4m，間排距均為3m，孔內插Φ50排水花管，采用三通管與排水軟管連通，將滲水排入洞內排水溝。經過計算，少開挖進洞方案總投資約為168.04萬元。

3 方案比較

引水上部施工支洞洞口采用兩種開挖方式，各有優缺點，方案比較分別從施工難度、對環境的影響、施工投資等方面進行比較。具體見表3.1；

4 結論

通過對引水隧洞上支洞進洞方式采用大開挖方案和少開挖方案進行技術、經濟等方面的比較，雖然兩種方案投資相當，但采用少開挖方案時，洞口邊坡高差較低，安全風險及支護難度較小，對植被的破壞及對環境的影響極小，符合環保理念要求，且該施工方法在公路、鐵路隧洞廣泛使用，是國內較為先進、成熟的施工方法，因此推薦采用少開挖進洞施工方案。

參考文獻：

[1] DL/T 5195-2004 《水工隧洞設計規范》

[2] JTGF60-2009 《公路隧道施工技術規范》

[3] DL-T 5181-2015 《水電水利工程錨噴支護施工規范》

[4] DL/T 5148-2012 《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》

作者簡介：姓名：徐艷群 性別：男 出生年月：1971年9月 民族：漢族 籍貫：吉林舒蘭 學歷：本科 ，職稱：高級工程師 研究方向：水利水電工程。