勒珠水电站地下系统工程施工支洞设计

阿怀瑾，苏平磊，张 琦

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）

1 工程概述

勒珠水电站位于西藏自治区昌都市卡若镇乃帕村金河上游约5.3km处，下游距离昌都市察雅县吉塘镇19.9km（河道距离）。勒珠水电站是澜沧江右岸一级支流金河下游河段规划六级开发方案的第四级电站，上游接多瓦水电站，下游依次为瓦托水电站、金河水电站。

工程的开发任务为发电，最大坝高144m，坝顶高程为3452.00m，水库总库容约1.22×108m3，为季调节水库。电站总装机容量为120MW，保证出力为21.11MW，多年平均发电量为5.24×108kW·h。工程规模为大（2）型，工程等别为Ⅱ等，大坝及泄水建筑物为1级建筑物，引水发电建筑物为2级建筑物，次要建筑物为3级。

地下系统工程包括地下厂房系统及输水系统。地下厂房系统采用首部布置方式，垂直埋深230～320m，围绕主副厂房及主变室布置母线洞、交通洞、通风洞、电缆廊道、主变搬运洞等厂房系统洞室，主副厂房洞室开挖尺寸为123.11m×18.50（21.50）m×40.78m（长×宽×高），主变室开挖尺寸为74.50m×15.00m×23.75m（长×宽×高）。输水系统由引水系统和尾水系统组成，采用“2洞4机”布置，输水线路斜进斜出，建筑物包括进水口、引水主洞（包括上平洞、竖井、下平洞）、引水岔管、引水支洞、尾水主洞。

2 施工支洞布置原则

根据已有工程施工经验，并结合工程的特点，施工支洞布置原则有以下几点：

1）结合地下洞室的布置，选择洞线最短的轴线，节省成本；

2）满足各关键部位施工要求，促进工程施工进度；

3）对外交通便利，有利于出渣及支护物资的运输；

4）满足不同部位、不同高程施工的需求。

结合以上4点布置原则及地下系统的挡水建筑物的布置，在利用交通洞、通风洞、尾水洞及引水隧洞平洞段的基础上进行施工支洞布置。

3 施工支洞设计

3.1 轴线布置

根据上述原则，勒珠水电站共布置6条施工支洞，洞室围岩以II类、III类为主，局部为IV类，工程地质条件好。其中1号、4号施工支洞与公路连接，其余施工支洞均与地下洞室连接。

1号施工支洞全长104.24m，起点位于尾水出口下游侧，终点与尾水交通洞连接（桩号0+100.71），轴线与尾水洞交角为52.0°。1号施工支洞是大坝下游及地下洞室主要施工通道。

2号施工支洞全长311.69m，起点位于尾水交通洞桩号0+164.64处，终点与厂方通风洞连接，轴线与尾水洞交角为57.0°，与通风洞正交。2号施工支洞是通风洞、主副厂房及主变室上部洞室的施工通道。

3号施工支洞全长316.25m，起点位于厂房交通洞桩号0+061.04处，终点与引水洞下平段连接（桩号引I1+198.479），轴线与厂房交通洞交角为

68.8°，与引水洞下平段正交。3号施工支洞是引水洞竖井、下平段、引水岔管、引水支洞及主副厂房下部施工通道。

4号施工支洞全长573.57m，起点与5号公路连接，终点与上坝交通洞连接（桩号1+555.05），轴线与上坝交通洞交角为58.8°。4号施工支洞是大坝混凝土浇筑上游供料通道。

5号施工支洞全长106.30m，起点位于4号施工支洞桩号0+198.00处，终点与引水洞上平段连接（桩号引I0+048.470），轴线与5号施工支洞交角为51.9°，与引水洞上平段正交。5号施工支洞是引水洞上平段、进水口及拦污栅、事故闸门井下部施工通道。

6号施工支洞全长241.88m，起点位于进水口交通洞桩号0+027.35处，终点至拦污栅及事故闸门井顶部，轴线与进水口交通洞交角为80.3°。6号施工支洞是进水口拦污栅井、事故闸门井上部施工通道。

施工支洞特性表见表1。

3.2 结构设计

3.2.1 洞门设计

1号、4号施工支洞与施工道路连接，需进行洞门设计。1号施工支洞进洞点围岩为二长花岗岩（IV类），无覆盖层，成洞条件较好，采用直立端墙式洞门，同时在开挖边坡范围内挂φ8@0.2m×0.2m钢筋网，喷10cm厚C20混凝土，并布设φ22锁口锚杆，锚杆长6.0m，间排距0.5m，菱形布置。

表1 施工支洞特性表

4号施工支洞进洞条件差，进洞点覆盖层厚，且为偏压洞，成洞困难，采用套拱加直立端墙式洞门。覆盖层主要为卵石及碎块石，设计开挖坡比1.0∶1.0，边坡范围内挂φ8@0.2m×0.2m钢筋网，喷10cm厚C20混凝土，并布设φ22系统锚杆，锚杆长4.5m，间排距为2.0m，菱形布置。1号、4号施工支洞坡面均布置φ50排水孔，入岩2.0m，间排距为2.0m，菱形布置，孔内安装PVC花管。两种洞脸型式见图1，2。

图11 号施工支洞洞门纵剖面图（单位：m）

图24 号施工支洞洞门纵剖面图（单位：m）

3.2.2 洞身断面结构设计

图3 施工支洞断面图（单位：m）

施工支洞结构设计主要考虑施工机械通行、安全、物资运输效率及强度等因素，断面结构型式均采用城门洞形，结合通风、照明等要求，1～5号施工支洞净断面尺寸为7.5m×6.0m（长×高）；6号施工支洞仅作为拦污栅及事故闸门竖井上部开挖机械的通道，无出渣需求，通行量小，设计净断面尺寸为4.5m×5.3m（长×高）。两种断面布置型式见图3。

6条施工支洞除5号施工支洞外其他支洞纵坡均小于9%，满足规范要求。5号施工支洞受起终点连接隧洞高程限制，纵坡为11.711%，但洞室长度小于150m，符合规范要求，且工作面单一，运输强度不大，不影响出渣及物资运输。

3.2.3 支护设计

1号施工支洞整体围岩较好，成洞条件好，进洞后根据实际围岩等级进行支护。4号施工支洞成洞条件差，采用套拱加管棚加固，套拱为60cm厚C25钢筋混凝土，采用I16钢拱架临时支护，间距为1.0m，并布置φ127导向管，外插1°～3°，长5.0m，环向间距为0.3m；套拱后接管棚，管棚采用φ108无缝钢管，外插3°，长20.0m，环向间距为0.3m。管棚形成后采用IV类围岩支护形式进行支护，管棚范围内钢拱架加密1倍。

支洞II类围岩不支护。

支洞III类围岩顶拱及边墙挂φ8@0.2m×0.2 m钢筋网，喷10cm厚C20混凝土；顶拱及边墙打φ22系统锚杆，锚杆长3.0m，间排距为1.5m，菱形布置。

支洞IV类围岩顶拱及边墙挂φ8@0.2m×0.2 m钢筋网，喷15cm厚C20混凝土；布设I16钢拱架，间距1.0m；顶拱及边墙打φ22系统锚杆，锚杆长3.0m，间排距为1.5m，菱形布置；二次衬砌为60cm厚C25钢筋混凝土。

4 结语

施工支洞的规划设计是主体工程安全、快速、保质保量完成的关键工序。在设计过程中总结现有工程的经验，经过2个阶段的不断修改完善，最终形成勒珠水电站地下系统工程施工支洞布置方案。在项目实施阶段，应根据开挖出露的围岩情况进行调整，在保证安全的前提下，加快进度，保证所有地下系统工程顺利实施。