瓦托水电站导流洞支护型式优化

刘牧冲，张 宏，刘 涛，张 琦

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）

1 工程概况

瓦托水电站工程在澜沧江一级支流金河下游河段上，位于昌都市卡若镇乃帕村金河下游约2.5 km处，在是一座以发电为主的中型水电枢纽工程。水库正常蓄水位3 315.00 m，设计洪水位3 315.00 m，校核洪水位3 317.14 m，死水位3 313.00 m。水库总库容0.14×108m3，电站装机容量50 MW。工程为Ⅲ等中型工程，设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为1 000年一遇。主要建筑物包括挡水坝、泄水建筑物和发电厂房。

工程施工导流采用一次拦断河床配合布置于右岸的导流隧洞过流的导流方式。

导流隧洞布置在右岸，全长388.72 m，进口底板高程3 267.00 m，出口底板高程3 265.00 m，底坡5.15‰。断面型式采用方圆形断面，洞径为6.5 m×8.5 m。原导流洞二次支护型式为全洞衬砌型式，技施阶段优化为部分洞段衬砌支护、部分洞段锚喷支护型式。

2 导流洞地质条件

根据开挖揭露的地质条件，导流洞进口洞挖段K0+000.00～K0+056.30段、洞身段K0+145.00～K0+166.00段与K0+210.00～K0+230.00段、出口洞挖段K0+291.00～K0+388.72段为Ⅳ类围岩，围岩不稳定；洞身段K0+056.30～K0+145.00 段 、K0+166.00～K0+210.00、K0+230.00～K0+291.00段为Ⅲ类围岩，围岩局部稳定性差。

3 原导流洞支护型式

3.1 初期支护

导流洞洞身段初期支护采用锚喷支护，全洞共有3种初期支护型式：

1）桩号K0+000.00～K0+009.00段，初期支护采用I16工字钢（50 cm一榀，底角设置锁脚锚杆）临时支撑，顶拱和侧壁锚喷支护，喷C20混凝土厚16 cm，锚杆采用直径25 mm钢筋，其中顶拱锚杆间排距1.5 m×1.5 m、边墙锚杆间排距2.0 m×1.5 m，长4.5 m，入岩深4.1 m。

2）桩号K0+009.00～K0+057.00段和K0+282.82～K0+388.72段，初期支护采用I16工字钢（100 cm一榀，底角设置锁脚锚杆）临时支撑，锚喷参数同K0+000.00～K0+009.00段。

3）桩号K0+057.00～K0+282.82段，初期支护采用锚喷支护，喷C20混凝土厚度10 cm，锚杆参数同K0+000.00～K0+009.00段。

3.2 二次支护

导流洞洞身段二次支护采用全洞衬砌，共有3种衬砌型式：

1）桩号K0+000.00～K0+009.00段，该段为导流洞进口渐变段，整体式衬砌支护型式，衬砌厚度120 cm，主筋直径为32 mm，副筋直径为25 mm。

2）桩号K0+009.00～K0+057.00段，采用整体式衬砌支护型式，衬砌厚度100 cm，主筋直径为32 mm，副筋直径为25 mm。

3）桩号K0+057.00～K0+388.72段，采用整体式衬砌支护型式，衬砌厚度80 cm，主筋直径为28 mm，副筋直径为25 mm。

4 导流洞支护型式优化

4.1 优化的提出

瓦托工程导流洞于2016年6月开挖完成，并按照原方案进行了初期支护。由于施工现场混凝土骨料供应出现问题，难以满足施工要求，并有可能影响汛后截流的建设安排。为此，出于从缓解骨料供应矛盾、加快工程建设进程及尽可能降低工程投资等方面考虑，建设方提出进行导流洞二次支护型式优化的设想。

为全面掌握导流洞开挖揭露的岩石情况，现场在导流洞K0+060.00～K0+290.00段，每隔10 m进行声波测试，检测成果见表1。

根据导流洞开挖后揭露出的围岩实际情况、地质综合评价结果和现场声波测试成果，导流洞除进出口及中部断层带围岩破碎、整体性差外，其余段围岩整体性相对较好，具备优化二次支护型式的条件。

4.2 二次支护型式优化

1）导流洞K0+000.00～K0+056.30段，围岩条件较差，同时封堵工况下，该段承压水头较高，维持该段洞身支护型式不变。

2）导流洞 K0+147.80～K0+166.00、K0+210.00～K0+230.00、K0+291.00～K0+388.72段，分别为跨越断层段及出口段，均为Ⅳ类围岩，围岩不稳定，上述洞身段二次支护采用分离式衬砌支护型式，衬砌厚度为80 cm，主筋直径为25 mm，副筋直径为16 mm。

3）导流洞K0+056.30～K0+147.80、K0+184.00～K0+210.00、K0+230.00～K0+291.00段围岩整体性较好，均为Ⅲ类围岩，上述洞身段二次支护优化为挂网喷混凝土支护型式，喷混凝土厚度为15 cm，钢筋网直径为8 mm，间距10 cm。

优化后，导流洞二次支护混凝土及钢筋量均大幅减少，衬砌混凝土量减少2 000 m3，约占原设计量的26%；钢筋量减少766 t，约占原设计量的72%。同时，部分洞段采用挂网喷混凝土支护型式后，一方面缓解了工程混凝土骨料供应紧张的问题，另一方面也加快了导流洞的建设进度，为工程顺利截流提供了保障。

5 导流洞运行情况

2016年9月11 日，瓦托工程导流洞按照优化方案施工完成，具备了过流条件。9月中旬，工程择机进行了截流，导流洞实现分流运行。

2017年7 月，瓦托工程遭遇超标洪水。期间，导流洞最大过流量达到712 m3/s，远超导流洞设计过流量（587 m3/s）。导流洞设计最大平均流速为11.35 m/s，遭遇超标洪水时，导流洞最大平均流速为13.77 m/s，超设计标准约21%，经观测，导流洞运行状况正常。

6 结语

根据相关规范建议，采用锚喷衬砌支护的临时过水隧洞最大流速不宜超过12 m/s。瓦托工程导流洞设计最大平均流速为11.35 m/s，2017年，运行期最大平均流速达到13.77 m/s，截至目前，导流洞运行状况正常。瓦托水电站计划2018年汛后下闸蓄水发电，导流洞仍将运行一个汛期，作为工程施工期唯一过流通道，导流洞的安全性至关重要，如若失事，将造成基坑工作面过流，工程损失严重。因此，加强导流洞的巡视及监测工作尤为重要，做到及时发现问题、解决问题，确保工程度汛安全。

表1 导流洞声波检测成果表