六甲水电站扩建工程引水隧洞开挖和溶洞段处理施工技术

谭耀武

百色市水利电力建筑工程处，广西 百色 533000

0 引言

近几年来，各大电网对地方电网实行峰、谷电价和峰电超计划加价政策，因此，让电网中调节性能较好的水库电站实行顶峰发电，多发峰电，少发谷电，就能明显提高地方网的负荷率和经济效益，许多水电站在原设计时未考虑电站的调峰容量，丰水期缺少调峰能力，因此，对这些电站进行扩建，提高电站的调峰能力是提高电站和电网经济效益的关键措施之一。老电站进行增容改造是十分必要的，本文介绍了六甲水电站扩建工程引水隧洞开挖和溶洞段处理施工技术中应注意的问题。

1 工程概况

六甲水电站位于河池市金城区六甲镇境内，是龙江河上第三个梯级水电站，是一个以发电为主兼有灌溉效益的小型水电工程，由于水库正常水位214.50m与上游拨贡水电站正常尾水位216.80m未衔接，扩建工程利用现有工程有利条件，将正常蓄水位抬高至216.50m，扩大装机容量11.5mW，总装机容量达到22.32mW。主要建筑物由拦河坝加高、新建引水系统、引水式坝后厂房、开关站和右岸灌溉管组成。

无压引水隧洞长度为195m，设计底坡i=1/2000， 设计流量60.2 m3/s，进口底板开挖高程211m，连接上游进水闸室，出口底板开挖高程210.9m，接压力前池连接段。开挖断面为圆拱直墙型，尺寸为6.5m×8.2m（宽×高），起拱高度6.223m，拱高1.977m，如图1所示。

图1 引水隧洞开挖标准断面图

2 主要地质特征

进口处地形陡峭，岩层裸露，洞口岩石处于弱风化状态，岸坡的稳定性较好。出口段顶板单薄，节理裂隙发育，岩体较破碎，该段岩体分类为IV类，隧洞围岩稳定性较差。洞体穿过左岸雄厚的溶峰，走向平直，洞体围岩为薄层～中厚层深灰色灰岩、硅质灰岩，夹硅质岩条带，岩层呈平缓褶皱状，走向北西，倾向北东，倾角10～20°，产状形式对洞体围岩稳定较为有利。

桩号引0+067.6～引0+081.4地质条件较为复杂，有一条宽10.6m横跨洞线的溶洞，顶部向山顶延伸，底部深度距开挖面为1.5m～2.3m， 并出现地下渗透水和大量山体土石坍塌。引0+067.6～引0+069.2和引0+79.8～引0+081.4为断层破碎带，断层角砾岩母岩为灰岩、硅质岩，裂隙发育。

3 引水隧洞开挖施工方案

进口段挖石方工程量为3140m3，出口段挖石方工程量为8930m3，洞挖石方工程量为9680m3，结合施工机械和技术水平，采取进口、出口两个工作面分部开挖掘进的施工方法，进口段利用喇叭口二期开挖土方做临时施工围堰。除溶洞段和不良地质段外，混凝土衬砌均在进水口闸室完工以及全洞贯通后进行。施工营地分别布置在进水口段左岸、出水口左岸附近的平整空地上，配备4台6m3电动空气压缩机供风。利用现有旧厂房进场道路和旅游便道作为施工运输道路，进口段开挖石渣堆放在1#弃土场，运距约0.8km，出口段开挖石渣堆放在2#弃土场，运距约1.2km。

开挖遵循《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》DL/T5099-1999和《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》SL47-94。

3.1 进口、出口段开挖

进口段与进水闸室基础开挖同时进行，设计开挖边坡坡度1：0.5，开挖高程225m～211m。出口段与压力前池连接段开挖同时进行，设计开挖边坡坡度1：0.5，开挖高程224.4m～210.9m。施工采取浅孔爆破法，自上而下分三层开挖，设计开挖边坡线处，预留1m厚度保护层，采用手风钻进行光面爆破，临近水平建基面保护层，采取浅孔弱振爆破，尽量减少原地层不受破坏和扰动。

3.2 洞脸支护

边坡开挖完成后，按设计图纸要求进行锚杆布孔，锚筋规格为Φ22，孔排距均为1.5m，锚筋长3m，锚筋孔径采用Φ50，锚筋孔采用注浆机回填1：3水泥砂浆，锚筋垂直岩石层面或结构面，挂网Φ8@150×150喷射C20混凝土厚100mm，排水孔深入岩石0.5m，梅花形2m×2m相间排列,如图2所示。

图2 引水隧洞出口边坡支护图

采取钻孔爆破法，开挖程序为断面分部开挖法，断面分上、下二层开挖，循环作业。主要工序如下：钻孔准备、钻孔、装药、设备撤离、起爆、通风排烟、安全检查、临时支撑、出渣准备、出渣、延长运输线路和风水电管线等。

根据以往工程经验，结合现场爆破实验，施工时，上层超前掘进的距离为2.5m～3m，采取气腿式风动冲击式凿岩机钻孔打眼，布置四角锥形掏槽孔，2个崩落孔，以及7个周边孔。下层布置6个垂直炮孔和7个水平炮孔。基面松渣、乱石采用人工撬挖，清除干净，工作面各布置1台大宇55型挖掘机挖装石渣，6辆5t农用自卸汽车运输。

3.3 洞身开挖

3.4 不良地段临时支护措施

围岩破碎段采取短进尺，密炮孔、少药量钻爆，每进1.5m～2m及时进行支护。

支护锚筋规格为Φ22，孔排距均为1.5m，锚筋长3m，锚筋孔径采用Φ50，锚筋孔采用注浆机回填1：3水泥砂浆，挂网Φ8@150×150喷射C20混凝土厚100mm，拱顶每排布3个排水孔，排距3米，孔深入岩石0.5米，其中1孔为顶拱，边孔与顶拱的中心角为30°和60°，相间排列,如图3所示。

图3 引水隧洞不良地段临时支护图

3.5 溶洞段处理措施

溶洞段塌方趋于稳定后，利用底板纵向排水沟把地下渗透水引排出洞外，用1台55型小型挖掘机进行装运，大孤石则用手风钻钻孔打眼爆破卸小。塌方开挖完成，立即进行底板埋石混凝土回填（埋石率30%），基础预埋32a号槽钢深1m，累计共完成槽钢支护43组，并与钢筋网焊接牢固。该段衬砌厚度为0.5m，布置双层钢筋，衬砌施工分段逐渐进行，为防止大石块落下砸坏槽钢，增加了横拉杆和斜支撑，待混凝土浇筑完成后割除。溶洞段不灌浆，顶部预埋Φ50钢管作排水孔作用，如图4所示。

图4 引水隧洞溶洞段槽钢平面布置图 1-1 剖面图

4 施工质量控制和安全管理

开挖前编制详细的开挖施工措施和支护方案，严格实行技术交底制度，定期检测洞室方向、中心线和高程，每次放炮后，均进行规格检查，实行班组自检、互检和专职检查相结合的方法。在起爆后出渣前，清撬所有开挖面上残留的危石碎块，确保进入洞内的人员和机械设备的安全。在施工过程中，经常检查已开挖洞段的围岩稳定情况，清撬可能塌落的松动岩块。开挖岩面支护前用高压风冲干净，清除岩石碎片、尘埃、碎屑和爆破泥粉，以便检查围岩中的软弱结构面，改进支护措施。

引水隧洞开挖全过程未发生任何质量和安全事故，开挖完毕后，对断面的规格和开挖质量进行了检查、校测和验收，单元工程质量评定全部合格，为后期混凝土衬砌施工提供了有利条件。

5 结论

实践证明，本工程的开挖技术措施和支护方案是合理可行和正确有效的，也是保证工程质量、进度和安全的关键。从2007年7月通水发电至今运行良好，经过了近3年的考验，保证了水电站正常效益的发挥。