黑河小孤山水电站引水发电隧洞优化设计

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1、第46卷第4期甘肃水利水电技术Vol_46．No．42010年4月GansuWaterConservancyandHydropowerTechnologyApr．，2010·设计与研究·黑河小孤山水电站引水发电隧洞优化设计粱雪瑾(甘肃省水利水电勘测设计研究院，甘肃兰州73oo0o)摘要：小孤山水电站为长隧洞引水式电站，隧洞工程投资约占主体工程土建投资的70％，并控制电站建设的总工期，通过优化引水隧洞的洞线布置及断面型式，对于降低工程造价及缩短施工工期具有重要意义。关键词：引水隧洞；横断面；支护衬

2、砌；4L4~；小孤山水电站中图分类号：TV672~．1文献标识码：B1工程概况度9840m，隧洞最大埋深为730m，布置有5条施工支洞，小孤山水电站位于张掖市境内，位处高寒、高震地区，为分别位于隧洞进口、双沟、大孤山沟、石羊岭及隧洞出口长隧洞引水式中型电站。电站主要由枢纽、引水隧洞、发电厂(调压井处)。施工支洞总长1052m。最大独头掘进深度房等组成。电站设计装机容量102MW，设计引水流量105为1500m，施工工期为27个月。mVs，隧洞最大设计水头为80m。方案三与方案一相比：隧洞最大埋深

3、降低约200m。长构成引水隧洞的围岩为坚硬的硅质板岩和石英二长岩，度增加582m，隧洞施工独头掘进深度减少l080m，有利围岩山体宽厚，有较大断层F竺、、FFI6、F。、FF。：和一些于施工通风及运料，施工工期缩短17个月，发电效益增加小断层分布，但对成洞无较大影响。岩体基本完整，开挖时局17298万元。但工程投资增加1387．28万元。部有少量地下水活动，围岩类别为Ⅱ～V类，硬岩与软岩均有方案三与方案二相比：隧洞最大埋深降低约200m，分布，其中：Ⅱ类围岩约占42％；m类围岩约占4o％；Ⅳ类围

4、长度增加582m，隧洞施工独头掘进深度减少222m。有岩占10％；V类围岩占8％。利于施工通风及运料，施工工期缩短6个月，发电效益增加2洞线方案优化5462．6万元。但工程投资增加213万元，投资增加额小于电小孤山引水发电隧洞长达9km多，隧洞工程投资约占站1个月的发电收人。主体工程土建投资的70％。洞线的选择和衬砌型式直接影响从分析比较中看出，适当增加施工支洞的数量，可显著到该项目的建设周期及经济效益。因此，需要研究优化隧洞缩短施工总共期。洞身埋深较小时，可在需要时增加施工支的洞线布置及断面型

5、式，以降低工程造价及缩短施工工期。洞，使隧洞施工进度更加有保证，运料及通风、供气等工程也可研阶段隧洞洞线比较顺直，洞线短是其优点，但埋置更容易实施。综合比较，隧洞推荐方案三。深度大，距离黑河河谷较远，受地形条件限制，开设施工支洞由于隧洞的长短直接关系到工程的造价问题，因此在方少，独头掘进长度大，施工工期长且难以保证，工程单价高。案三的基础上结合工程地质勘察资料，技施阶段进一步调整为缩短引水隧洞施工工期，在满足枢纽总布置要求的条件洞线，最终的洞线长度为9040．771m。下，充分考虑地质条件，并结

6、合施工支洞布置，初设阶段共提3隧洞横断面形状及支护衬护型式优化出3个洞线方案进行技术经济比较。可研阶段隧洞采用圆形钢筋混凝土衬砌断面，未充分利方案一：即可行性研究阶段推荐的洞线方案，隧洞长度用围岩的自承能力，工程量较大，造成工程投资较高。本工程9366m，最大埋深达930m，隧洞布置有3条施工支洞。分引水洞线Ⅱ～Ⅲ类围岩洞段占80％以上，岩石完整性较好，从别位于隧洞进口、大孤山沟、隧洞出口(调压井处)，施工支洞结构强度意义上讲可不衬砌，由围岩来承担内水压力。因此总长678m。最大独头掘进深度25

7、80m，施工工期44个月。初设阶段拟定了两个隧洞断面和衬护型式方案，即平底马蹄方案二：隧洞洞线同方案一，只是在洞线上增加了2条形断面锚喷衬护方案和圆形断面钢筋混凝土衬砌方案。施工支洞，施工支洞共布置5条，分别位于隧洞进口、双沟、(1)Ⅱ类围岩洞段(设计水头小于60m)大孤山沟、石羊岭及隧洞出口(调压井处)。施工支洞总长平底马蹄形断面，喷微纤维混凝土衬护，喷层厚度lO2065m，最大独头掘进深度1722m，施工工期为33个月。cm，洞径7．8m(图1)。方案三：考虑到方案二隧洞埋深大，施工支洞长，

8、施工工(2)Ⅲ类围岩洞段(设计水头小于60m)期仍然较长，为加快工程施工进度，以缩短施工支洞长度，降平底马蹄形断面，喷钢纤维混凝土衬砌，喷层厚度10低隧洞埋深为目的，洞线向外(靠近黑河河谷)布置，隧洞长cm，洞径为7．8Om，顶拱挂网及锚杆支护(图2)。收稿日期：2010—03—26作者简介：梁雪瑾(1967一)，女，河南卫辉人，工程师，主要从事水利水电工程设计。·27·2010年第4期甘肃水利水电技术第46卷为6O80m)洞段的钢性衬砌，还可进一步优化。根据进一步一结构计算，以及对悬吊式锚杆加