龙江电站导流洞塌方处理

2010-02-24黄相军

东北水利水电 2010年7期

黄相军，王鹤

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春 130021）

龙江水电站枢纽工程位于云南省德洪州潞西县境内，坝址处在龙江干流的下游河段，枢纽布置由混凝土双曲拱坝、引水隧洞和发电站厂房等组成，最大坝高115 m，电站装机3台，总装机容量240 MW。大坝施工采用隧洞过流、围堰一次断流，全年施工的导流方式。

1 导流洞塌方原因

龙江水电站导流洞工程于2006年开工，开挖方式分上下两层开挖，上半洞于2007年6月23日贯通，2007年8月5日晚11时左右，桩号导0+084.46 m～导0+116.16 m 段，顶拱突然渗水，钢拱架临时支护突然变形，2007年8月5日晚12时左右发生了大范围的塌方，该段导流洞全部被碎渣封堵。地表出现了较大的塌陷，面积约500 m2。事后经过认真分析，认为塌方的原因主要有以下几个方面。

1）地质条件差。导流洞塌方（桩号0+088.00～0+112.60 m）段位于F2断层破碎带及影响带范围内（桩号导 0+065.00 m～导 0+124.00 m），该部位节理裂隙发育，岩体完整性差，岩石风化剧烈，透水性强，断层与洞向平行，以断层泥糜棱岩、压碎带为主，裂隙充填泥，岩体呈角砾、泥砂、岩屑状散体结构，为Ⅴ类围岩。另外，该段隧洞又地处浅埋段，围岩最小厚度仅10 m左右，因此极易产生塌方。

2）连续降雨。7，8两月正值雨季，8月5日前连续降雨数天，大量雨水渗入岩石裂隙及洞顶覆盖层内，使围岩及洞顶覆盖层达到饱和。而洞顶地表又没有良好的排水设施，又加快了围岩及洞顶覆盖层达到饱和的速度。围岩及洞顶覆盖层达到饱和后，抗剪切能力下降，导致洞顶围岩失稳产生塌方至地表。

3）永久支护不及时。导流洞塌方（导0+084.46 m～导0+116.18 m）段位于断层破碎带及影响带（桩号为导0+059.46 m～导0+124.46 m）范围内，为Ⅴ类围岩，属不良地质地段，按设计要求，应及时进行永久支护。但导流洞上半洞于6月23日贯通至8月6日大塌方，前后间隔40多天，开挖临空时间过长，也是塌方的主要原因。

2 处理设计方案

2.1 上、下游塌方影响段处理方案

根据结构复核结果，上、下游塌方影响段原衬砌结构已不能满足要求，必须加大衬砌断面尺寸，如通过扩挖来加大衬砌断面尺寸，需要拆除顶拱临时支撑的工字钢，很容易造成塌方段向上下游侧发展，是不可行的，那么加大衬砌断面的唯一途径就是缩小隧洞内径，经过综合分析和反复研究，将隧洞内径缩小50 cm，缩径之后隧洞内径为11.00 m，衬砌厚度：A型衬砌为1.80 m、B型衬砌为1.60 m。缩径后对结构进行了核算，具体如下：

1）边界条件界定。计算断面—将原设计断面分离式底板调整为整体式结构，底板厚度和边墙、顶拱相同，混凝土标号调整为C30。

外水水头—运行期工况外水水头取0 m，检修期工况外水水头取最低发电水位时的水头，为57.00 m。

内水水头—运行期工况内水水头取坝体挡水度汛时的水头，为32.60 m，检修期工况内水水头取0 m。

围岩压力—塌落拱顶高程取塌方段开挖后断层出漏顶高程，由于该段上覆岩体为断层，计算时按松散体考虑。

单位弹性抗力—底部取5 000 t/m3，边墙和顶拱取0。

2）衬砌内力和配筋计算。采用国家电力公司中南勘测设计研究院编的《水工隧洞钢筋混凝土衬砌计算程序》（SDCAD 4.0版）进行计算，配筋结果见表 1、表 2。

2.2 塌方段处理方案

塌方段地表塌陷比较明显，现场处理方案是将塌方体挖除，使该段变成明拱。为了尽量利用定型钢模台车衬砌混凝土，加快施工进度，该段加大衬砌断面的方法是扩径。经过反复计算，需要扩径68 cm，扩径后隧洞内径为12.00 m，衬砌厚度为2.00 m。另外，为了减轻运行期塌坑开挖边坡的意外塌滑对结构的冲击，结构混凝土施工完成并达到28 d龄期后，塌坑应进行回填，回填材料应以风化砂为主。