1、乌东德水电站右岸导流洞大型洞室群开挖的施工管理摘要: 乌东德水电站右岸导流洞在开挖断面大、地质条件差、断面变化多等不利情况下 ,采用中洞法、周边导坑法等控制施工方法和长锚杆、空孔预切槽隔振等技术 ,高效高质量地完成洞室开挖与支护。导流洞工期受制于洞身段的施工，进出水口施工不占直线工期，但由于进出口围堰工程量大，基坑范围小，施工场地有限，施工布置困难。施工前，应深入研究进出口边坡、明渠、进水塔、围堰的施工程序、施工方法，合理安排施工，做好各施工项目的有序衔接。 关键词:导流洞大断面围岩差开挖管理 中图分类号：TV74 文献标识码： A 文章编号： 工程概况 乌东德水电站位于云南省禄劝县和四川省会
2、东县交界的金沙江干流上，右岸隶属云南省昆明市禄劝县，左岸隶属四川省凉山州会东县，是金沙江下游河段四座水电站（乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝）中最上游的梯级电站，电站上距攀枝花市 214km，下距白鹤滩水电站182.5km，与昆明、成都直线距离分别为 125km 和 470km，与武汉、上海直线距离分别为 1250km 和 1950km。乌东德水电站装机容量 10200MW，多年平均发电量 401.1 亿 kWh，正常蓄水位 975m，相应库容 58.63 亿m3。枢纽建筑物由挡水建筑物、泄洪建筑物、引水发电系统等组成。挡水建筑物为混凝土双曲拱坝，坝顶高程 988.0m，最大坝高 265m；泄洪
3、建筑物主要由 5 个表孔、6 个中孔及 3 条泄洪洞组成；引水发电系统采用地下厂房，左、右两岸各布置 6 台单机容量 850MW 的水轮机组。 乌东德水电站施工导流采用河床一次拦断全年围堰、隧洞导流的方式，共布置 5 条导流隧洞，其中左岸布置 2 条，右岸布置 3 条，5 条导流隧洞总长 8091.5m。其中，左岸靠地下电站山里侧布置 2 条导流隧洞，尾段与左岸厂房尾水隧洞结合；右岸靠地下电站山里侧布置 3 条导流隧洞，其中 2 条尾段与右岸尾水隧洞结合。 2 导流隧洞工程 （1）左岸导流隧洞工程 左岸导流隧洞进口位于红崖沟、大茶铺崩坡堆积体下游侧，出口与左岸电站尾水明渠结合。 1#、2#导流
4、隧洞进口明渠段长 117.62m282.15m（含进水塔及喇叭口） ，明渠宽 71.5m76.0m，进口高程 814.0m，两洞进洞点相距 15.0m。 1#、2#导流隧洞洞身段平行布置，轴线间距 42m50m，洞顶上覆岩体厚度 80m633m，洞身段均由 3 个直线段和 2 个圆弧段组成，洞长分别为 1702.7m 和 1630.0m。洞身出口段与电站尾水隧洞结合，结合段高程为800.0m，结合段长度分别为 334.2m、278.8m，洞内最大底坡分别为1.104%和 1.243%。 。 左岸导流隧洞出口与电站尾水共用明渠，出口高程 809.0m。为满足厂房运行要求，明渠渠底以 1:4 反坡
5、自高程 800.0m 接至高程 809.0m，明渠宽度由 112.5m 渐变扩宽为 131.96m，出口明渠段长 463.2m 和553.6m（含尾水塔） 。 左岸导流隧洞进口断面尺寸为 16.5m24.0m（宽高，下同） ，进口为岸塔式，由中墩分为两孔，孔口尺寸 8.25m24.00m，2 条导流隧洞共分为 4 个闸孔。左岸 1#、2#导流隧洞进口底板高程 814.0m，闸门下闸操作水头分别为 13.56m 和 18.65m，左岸封堵闸门设计挡水水头为 136m。 （2）右岸导流隧洞工程 右岸 3#、4#和 5#导流隧洞进口位于红沟崩坡堆积体内，导流隧洞沿线分为进口明渠段、洞身段和出口明渠段
6、。 右岸 3#、4#和 5#导流隧洞进洞点顺导流隧洞轴线方向依次错开，进洞点相距 70.0m 和 15.0m，3#、4#导流隧洞进口底板高程 812.0m，5#导流隧洞为高洞，进口底板高程 833.0m，右岸导流隧洞进口明渠段轴线长度依次为 284.1m、261.6m、260.8m（含进水塔及喇叭口） 。 右岸导流隧洞洞身段平行布置，轴线间距 38m50m，洞顶最大上覆岩体厚度 560m。3#、4#导流隧洞洞身长度分别 1463.3m 和 1604.5m，洞身出口段与电站尾水隧洞结合，结合段高程为 800.0m，结合段长度分别为 132.3m、193.8m，洞内最大底坡分别为 1.075%和
7、0.916%。5#导流隧洞出口底板高程 824.0m，洞长 1691.0m，底坡 0.560%。 右岸导流隧洞出口位于船房沟上游侧，与电站 9#、11#尾水隧洞共用出口明渠，进口明渠呈高低渠复式断面布置，低渠部分为满足厂房运行要求，明渠渠底以 1:4 反坡自 800.0m 接至 809.0m，渠底宽度由 463.2m渐变扩宽为 131.96m，高渠部分渠底高程 824.0m。 右岸 3#4#导流隧洞为低洞，进口断面尺寸为 16.5m24.0m，进口为岸塔式，由中墩分为两孔，孔口尺寸 8.25m24.00m，2 条导流隧洞共分为 4 个闸孔，下闸操作水头 9.74m，封堵闸门设计挡水水头 138
8、m。右岸 5#导流隧洞为高洞，进口断面尺寸 12.0m16.0m，采用井式进水口，由中墩分为两孔，孔口尺寸 6.0m16.0m，最大下闸操作水头 53.0m，最大挡水水头 117.0m。 导流隧洞特性见表。 导流洞的施工方法 右岸导流洞开挖施工期主要采用锚、喷、网支护。主要包括 25 系统锚杆、随机锚杆和超前锚杆；素喷混凝土与喷聚内烯混凝土；顶拱挂钢筋网等技术措施。锚杆主要为砂浆锚杆。各类锚杆上万根，喷混凝土上万立方，支护要求及时跟进，日近 70围岩为2 类围岩，围岩钻孔困难，塌孔现象频繁，支护施工难度大，强度高。导流洞断面尺寸大，布置紧凑，两洞间的岩柱体厚度较薄导流 洞出口段上覆岩体厚度较薄
9、，最小处仅 15M，一般为 20-30M，并且位于强卸荷、弱风化带内，岩体完整性差，嵌合较松弛，对隧洞围岩稳定极为不利；导流洞中部埋深较大，深埋部位最大主应力 =1620 MPa。地下洞室围岩稳定是导流洞开挖的难点和重点。为了确保围岩稳定，采取以下综合措施： 导流洞分二层开挖，上层采用中导洞先行，扩挖跟进，顶拱及叫跟进支护，顶拱支护完毕后方可进行中下层开挖。 乌东德右岸导流洞地质条件总体不好，岩性主要为大理岩、变质灰岩、千枚岩等，岩体结构以厚层、中厚层状结构为主，次为巨厚层状、薄层状结构，少量镶嵌碎裂结构。导流洞轴线与岩层走向交角总体较大，对洞室围堰稳定有利，围岩以三、四类为主，四类围岩占洞长
10、的 52%55.4%，三类围岩占洞长的 44.6%48%。进出口洞段、洞身局部洞段分布有少量 IV、V 类围岩，IV、V 类围岩洞段，围岩整体性较差、裂隙发育，地下水丰富、岩石自稳能力弱，应仔细、深入研究施工程序和开挖方法，施工程序安排上建议靠河侧导流洞（3#导流洞）优先于山体内导流洞（4#导流洞）开挖，开挖后及时进行支护、固结灌浆，阻断围岩裂隙水和金沙江江水的联通通道，为 4#导流洞开挖创造良好的施工条件。IV、V 类围岩洞段的开挖方法应遵循“大洞小打、分部开挖”的原则，分“顶拱层、中间层、保护层”共三层进行开挖，建议顶拱层采用“两侧导洞先进、中间预留岩柱跟进扩挖”的施工方案。支护要及时跟进
11、，超前锚杆和锚筋桩领先布设，喷砼、钢支撑随后加固。乌东德水电站导流洞进口洞段 IV、V 类围岩开挖跨度 25m，围岩地质条件较差，进洞前，在洞外浇筑混凝土明拱，沿洞口周边布置三排锚筋桩进行锁口、再从进出口边坡马道布置垂直锚筋桩进行径向锁口，然后进洞开挖，顶拱层采用中导洞领先、两侧扩挖跟进的开挖方法，支护采用超前锚杆和锚筋桩，喷砼、钢支撑等，整个开挖过程未出现塌方。乌东德导流洞进出口施工场地狭小，没有条件在洞外浇筑混凝土明拱，导流洞洞口段超前锚杆和锁口锚杆施工经验值得本工程借鉴。 导流洞工程是乌东德水电站工程总进度主关键线路，直接影响发电工期。如前所述，导流洞断面大（宽 16.5高 24m） 、
12、洞线长（3#导流洞长 1463.3m ，4#导流洞长 1604.5m，5#导流洞长 1691.0m） 、工期紧（计划工期 26 个月） ，施工进度控制是关键。根据糯扎渡、溪洛渡、功果桥、二滩、拉西瓦水电站等同类工程施工经验，如果施工支洞布置合理、施工组织、施工方法得当、施工管理有效，26 个月的工期是可以实现的。国内已建导流洞最大平均综合成洞速度达 65m/月，拉西瓦水电站导流洞长 1400m，过水断面为 11.516m，由于拉西瓦导流洞围岩较好（花岗岩） ，施工支洞布置合理（共布置 4 条施工支洞） ，施工组织管理有序，13 个月就完成了导流洞施工，综合成洞速度高达 109m/月。为确保 2
13、014 年 1 月右岸两条低高程导流洞具备过流条件，首先必须确保导流洞按期开工，如果右岸导流洞不能在 2011 年 11 月开工，要达到 2014 年1 月分流的条件，难度很大，应考虑增设施工支洞，根据现场地形条件及枢纽建筑物布置情况看，从山体外增设的施工支洞可能性不大，建议考虑从上游或下游施工支洞延伸形成第三条施工支洞。 导流洞工期受制于洞身段的施工，进出水口施工不占直线工期，但由于进出口围堰工程量大，基坑范围小，施工场地有限，施工布置困难。施工前，应深入研究进出口边坡、明渠、进水塔、围堰的施工程序、施工方法，合理安排施工，做好各施工项目的有序衔接。 导流洞进出口边坡高陡、开挖范围大、工程量
14、大，施工交通布置困难，是导流洞进出水口最先施工的项目。根据类似工程经验，可考虑布置简易的施工便道，满足开挖支护设备运输要求，施工材料采用人工运输至工作面，有条件的情况下布置塔吊作为施工材料垂直运输手段，边坡开挖出渣无法从各工作面马道集渣采用自卸汽车运输至渣场，只能在边坡坡脚位置设置挡渣坎集渣，再通过自卸汽车运输至指定的渣场，由于边坡开挖料从坡顶顺坡落渣至坡脚，爆破开挖过程中，应严格控制爆破规模，严禁石渣下江。爆破甩渣完成后需对边坡挂渣及时处理，消除安全隐患。需要特别注意的是，导流洞进出口边坡施工期间，边坡开口线以上高位自然边坡的处理和防护将要同步穿插进行，与边坡施工形成很大干扰，应深入研究两者
15、的施工程序和施工方法，做好施工安全专项措施，确保施工安全，建议尽早形成高线公路或采取其他措施到达导流洞进出口上部自然边坡处，对极不稳定的危石、块体提前安排处理。 进出水口边坡开挖完成后，随即进行进出口明渠及进水塔的施工，由于乌东德右岸 3#、4#导流洞进口高程 812m，位于常水位以下数十米，进出口明渠难以采用常规围堰基坑明挖方案，需在进出水口外侧预留岩坎修筑围堰，进出水口通过施工支洞进入工作面进行施工。 结束语：导流洞围堰采用预留岩埂土石围堰的形式，截流前围堰的拆除是难点，应研究合理的拆除方案，将预留的岩埂完全拆除，确保导流洞的分流能力。小湾水电站导流洞围堰及岩埂拆除通过爆破试验确定岩埂拆除
16、爆破参数，采用根据河床水位变幅分层爆破开挖岩埂，枯水期一次开挖完成的拆除方案，取得很好效果，围堰预留岩埂拆除干净，导流洞水流顺畅，值得本工程借鉴。 乌东德右岸两条导流洞下游端与尾水洞结合，施工质量标准要求高，是监理工程师施工质量控制的重点。监理工程应重点审查结合段的开挖支护和混凝土衬砌施工方案，施工过程中加强过程控制，确保结合段的施工质量。 参考文献 1. 大断面导流洞的开挖与支护。 铁道建筑2004 年第 8 期 作者简历: 1.陶文成（1983） ,助工，05 年毕业于黑龙江大学,大专,后长春工程学院继续教育学院函授本科 08 年毕业,2005 年加入中国水利水电建筑工程咨询西北公司从事监理工作至今。
