黄金坪水电站导流洞塌方分析及处理

柯善军，黄 春，张俊洁

（1. 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川 成都 610072；2.中国水利水电科学研究院，北京 100038）

黄金坪水电站装机容量850MW，枢纽由最大坝高约95.5m的沥青混凝土心墙堆石坝、左岸尾部大厂房、左岸泄洪系统和右岸导流洞组成。

导流洞布置于大渡河右岸，城门洞型，断面尺寸为15m×16m，隧洞全长712.766m，导流洞进口轴线方向为S83°W，与河流流向夹角约30° 。

该导流洞K0+112～122.5m于2008年11月29日、12月6日出现塌方，方量分别为660m3、530m3，直接影响枢纽建筑物及施工安全。因此，须采取有效的加固处理措施，使导流洞塌方段围岩岩体处于稳定状态。

1 塌方段工程地质条件

塌方段岩性为石英闪长岩，呈弱风化、弱卸荷状态，采取分层开挖措施，根据上层开挖揭露，K0+50～122.5m段岩体呈碎裂、散体结构，为Ⅴ类围岩。主要在f1（f11-28）与f11-23断层的交汇带发生塌方，K0+122～130m雨季顶拱大量渗水。

f1（f11-28）断层： N15°W～N20°E/NE ～SE∠45～56°，主错带宽40～120cm，由碎斑岩、石英角砾、花岗岩角砾以及灰绿色碎粉岩组成，潮湿，松散，影响带宽约3～4m。f11-23断层： N30°W/NE∠80°，主错带宽200～220cm，以碎粉岩为主，少量角砾岩，上、下盘各见10cm厚泥质物。断层带为碎裂-散体结构，上下盘影响带为块裂-碎裂结构。

2 塌方原因分析

2.1 岩体结构

断层及断层影响带岩体破碎，抗剪强度大大降低，摩擦阻力小，岩体自稳能力降低，使得岩体易发生坍塌。

2.2 初期支护状况

该段围岩按V类围岩进行初期支护，支护类型为锚喷混凝土+钢拱架。根据前期施工情况分析，垮塌段的前后几十米内均发生多次小规模坍塌，部分钢拱架在围岩压力下已发生明显的屈服变形，起不到应有的支护加固效果，说明该段的支护结构难以满足此类围岩所要求的支护强度。

2.3 水压力的影响

导流洞沿线地下水类型主要为基岩裂隙水，主要由大气降水补给。加之塌方期间降雨量较大，雨水渗入岩层中，使得裂隙水发育，水压力增大，造成围岩压力的增大，对支护结构施加的作用也随之增加，使得钢拱架发生一定的屈服变形。

3 塌方段处理措施及效果

3.1 固结灌浆处理及监测

对导流洞塌方段围岩岩体采取固结灌浆补强。为了解塌方段顶拱3m范围固结灌浆补强效果，对塌方段进行物探监测。

监测孔布置如下：K0+115、K0+118、K0+121三个断面的顶拱、左右拱腰、左右拱肩部位各布置1个钻孔，共5个钻孔，如图1、图2所示。

图1 塌方段固结灌浆补强监测孔布置示意图

图2 固结灌浆补强监测孔布置示意图

监测孔全景图像显示，导流洞拱角、拱腰、顶拱3.5m范围内空洞、裂隙均得到有效填充。声波测试显示，塌方段顶拱3m范围类岩体在补强灌浆后平均波速普遍在3000m/s左右，局部平均波速达到3500m/s以上。监测结果反映，导流洞塌方段补强固结灌浆在导流洞顶拱3.5m范围内对空洞、裂隙具有明显的填充，形成了壳体，壳体密实度较好。

3.2 变形监测

在塌方段K0+125.00m、K0+110.00m分别布置2-2剖面和7-7剖面进行应力应变监测。

根据监测结果分析，2-2剖面（桩号K0+125.00m）、7-7剖面（桩号K0+110.00m）围岩位移变化量较小，已趋于平缓，如图3、图4所示。从已安装的各部位多点位移计、锚杆应力计、锚索测力计的观测结果来看，塌方段围岩整体是稳定的。

图3 塌方段2-2剖面各测点位移时间过程线

图4 塌方段7-7剖面多点位移计观测结果

4 结论

黄金坪水电站导流洞塌方段发育断层，影响带宽厚，岩体较破碎，上层开挖时由于支护滞后、支护不力等因素，围岩变形较大。因此，开挖过程中应及时支护，并加强支护结构。另外，裂隙水发育洞段水压力增大时会造成围岩压力增大，开挖过程中应适当增设排水孔。

黄金坪水电站导流洞塌方段围岩在固结灌浆处理后处于稳定状态，表明该处理措施是完全可行的。

[1]四川省大渡河黄金坪水电站可行性研究报告[R]. 成都:中国水电顾问集团成都勘测设计研究院, 2009.

[2]吕康成. 隧道工程试验监测技术[M]. 北京: 人民交通出版社, 2000.

[3]夏才初, 李永盛. 地下工程测试理论与监测技术[M]. 上海:同济大学出版社, 1999.

[4]张咸恭, 王思竟, 张倬元, 等. 中国工程地质学[M]. 北京:科学出版社, 2000.