广西下桥水电站引水隧洞衬砌结构方案选择

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1、广西下桥水电站引水隧洞衬砌结构方案选择第30卷第3期2011年6月红水河HongShuiRivexVo1.30,No.3June.2011广西下桥水电站引水隧洞衬砌结构方案选择王楚捷(广西河池水利电力勘测设计研究院,广西河池547000)摘要:根据广西下桥水电站引水隧洞工程实际条件,论述在保障工程安全的前提下,对工程特点做具体分析,从抗渗安全性,综合经济效益考虑,选择经济,可靠,效益指标优越的中低水头大流量有压引水隧洞村砌结构方案为钢筋混凝土衬砌及局部内套钢管结构.电站投入运行5年未发现隐患.关键词:引水隧洞;混凝土衬砌;结构选择;广西下桥水电站中图分类号:TU398.9文献标识码

2、:B文章编号:1001—408X(2011)03—0026—031工程概述广西下桥水电站位于广西柳江一级支流龙江上游河池市金城江,南丹,环江三县(区)交界处,距河池市城区70km.坝址集雨面积4630km2,多年平均流量109m3/s.水库正常蓄水位282.00m,总库容0.49×108m3,电站装机容量50Mw.引水建筑物进口采用岸塔式进水口,布置于大坝左岸上游侧,进水口底板高程263.00ITI,发电引水隧洞主洞洞径为6.2m,长409.313m,主洞后为岔管段,再接1号及2号支洞,支洞洞径4.0ITI.电站主体工程于2003年5月开工,2006年12月底工程完工.广西下桥水电

3、站引水隧洞沿线岩性均为中薄层灰岩夹少量泥页岩及厚层灰岩,局部有少量裂隙断层横穿洞线,溶蚀夹泥,与洞线夹角较小,对围岩稳定有一定影响.沿线围岩类别以Ⅱ,Ⅲ类围岩为主.岩体单位弹性抗力系数一般为3500～5000MN/m3,坚固系数为57.洞线顶部埋深一般为30~50m,靠河侧洞壁厚为60～30m,埋深满足规范要求,局部洞壁厚稍偏薄.引水系统平面布置见图1,引水隧洞纵剖面图见图2.由于受地形限制,为兼顾调压井涌波水位超高要求,厂房布置需要以及施工道路布置要求,隧洞洞线走向选择余地很小,引水隧洞平面投影为三段直线段加两段圆弧段组成,全长458.561TI,其中:主洞长409.313m,1

4、号支洞长29.72m,2号支洞长19.53m,设计主洞内径6.2m,钢筋混凝土衬砌厚0.5m;支洞内径4m,埋设压力钢管包衬钢筋混凝土厚0.4m,隧洞进口中心线高程为266.10ITl,出口中心线高程为237.20m.调压井设在厂房上游引水道上,调压井采用简单圆筒式调压井,设计井径10m,钢筋混凝土衬砌厚0.6m,顶部高程为302.00m,底部高程为261.90ITI.2衬砌方案选择有压隧洞洞体按围岩支护类别可分为不衬砌隧洞,喷锚衬砌隧洞,混凝土或钢筋混凝土衬砌隧洞,其中不衬砌隧洞对围岩要求较高,水头损失较大,一般用于长距离输水且流速较低的输水工程.本工程由于围岩条件一般为Ⅱ～Ⅲ类

5、围岩,有风化裂隙发育,且流速中等,输水距离较短,不适合采用不衬砌隧洞,设计方案宜选择采用钢筋混凝土衬砌或喷锚衬砌方案.隧洞衬砌结构的选择同时受覆盖层厚度影响.一般采用混凝土或钢筋混凝土衬砌时,可按不小于0.4倍内水压力水头控制;无衬砌或采用锚喷衬砌时,按不小于1.0倍内水压力水头控制.当有山谷,边坡影响时尚需用有限元分析或安全复核公式计算.由于广西下桥电站坝址周边岩体岩溶发育,存在多条断层裂隙,为了安全可靠起见,可研及初设阶段均采用钢筋混凝土衬砌方案做为推荐方案.工程实施后,在隧洞开挖施工过程中,发现自引0+053.65至调压井上游侧0+319.77段洞线除局部洞收稿日期:2011

6、—03—11;修回日期:2011—03—28作者简介:王楚捷(1974一).男,广西河池人,工程师,学士,主要从事水工结构设计.水利工程规划等,E-mail:988141(~qq.㈣.26王楚捷:广西下桥水电站引水隧洞衬砌结构方案选择段存在少量裂隙夹泥,局部掉块现象外,沿线洞壁围岩较完整.而该段洞体最大运行水头仅为22.7m.顶部及靠河侧岩层厚为30~50m,满足锚喷衬砌对围岩厚度大于1倍最小压力水头的要求,且隧洞开挖均采用光面爆破施工,开挖的岩石表面较平整.根据上述情况,为减少工程投资,加快施工进度,设计新增了锚杆喷浆衬砌做为优化设计的比较方案.调压井以下洞线由于位于地下水位以下

7、,且受内水压力较大(计入水锤后内水压力峰值达66.9～39m),而洞线围岩厚度仅为20~30m左右,不满足锚喷支护衬砌方案的要求,仍采用钢筋混凝土及内套钢管的衬砌方案不变.圈1引水系统平面布置图图2引水隧洞纵剖面结构图由于提出修改方案时,隧洞洞体开挖已接近完成,若为了扩大隧洞面积降低流速以减少水损而进行隧洞二次扩挖施工,既影响工期,又增加了开挖投资,因此方案比选在不扩挖的前提下进行.采用喷浆支护的洞壁衬砌厚度较混凝土衬砌方案减少,相应过水断面增大,但由于喷浆衬砌的糙率