劉勝林

(深能水電投資管理有限公司，四川 成都 610095)

1 概 述

1.1 電站情況

英川水電站總裝機(jī)容量4萬(wàn)kW，主要任務(wù)是發(fā)電，兼顧生活供水，多年平均發(fā)電量為10 876萬(wàn)kW·h。電站工程規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等，于2002年投產(chǎn)發(fā)電，至今已運(yùn)行了20余年。英川水電站引水隧洞全長(zhǎng)7.228 km，開挖洞徑4.4 m，襯砌后直徑3.6 m，詳見圖1～圖3。

1.2 塌方情況

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，隧洞塌方主要發(fā)生在樁號(hào)為4+115 m～4+140 m、4+230 m～4+245 m、4+490 m～4+540 m等范圍內(nèi)，均發(fā)生在沒(méi)有襯砌的部位，多是因?yàn)樗矶错敳勘韺訋r體長(zhǎng)期受水浸泡之后軟化而發(fā)生脫落，每段塌方情況如下：

4+115 m～4+140 m范圍內(nèi)長(zhǎng)度25 m，洞頂最大脫空高度2 m，塌方量合計(jì)200 m3，塌方段縱剖圖如圖4所示。

圖4 4+115 m～4+140 m塌方段縱剖圖

4+230 m～4+245 m范圍內(nèi)長(zhǎng)度15 m，洞頂最大脫空高度6 m，塌方量合計(jì)500 m3，塌方段縱剖圖如圖5所示。

圖5 4+230 m～4+245 m塌方段縱剖圖

4+490 m～4+540 m范圍內(nèi)長(zhǎng)度50 m，洞頂最大脫空高度11.3 m，塌方量合計(jì)2800 m3，塌方段縱剖圖如圖6所示。

圖6 4+490 m～4+540 m塌方段縱剖圖

2 塌方原因

塌方段巖體為侏羅系上統(tǒng)高塢組(J3g)，均為未襯砌斷面，導(dǎo)致塌方的原因主要是因?yàn)閲鷰r長(zhǎng)年遇水軟化，外加內(nèi)水壓力過(guò)大。隧洞充水后，局部斷面的空氣不能及時(shí)排出，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，氣體逐步溶解在高壓水體中。夾氣水流到塌方段后，因斷面發(fā)生突變，流速降低，夾氣水流中的氣泡在壁面潰滅，對(duì)巖壁造成沖擊，長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)運(yùn)行導(dǎo)致巖壁受損。

3 處理方案

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，塌方均發(fā)生在沒(méi)有襯砌的洞段，采取噴射混凝土或鋼筋混凝土襯砌進(jìn)行支護(hù)的洞段均未發(fā)生塌方，塌方段雖然巖體長(zhǎng)期泡水發(fā)生軟化，但仍然具備一定的強(qiáng)度；因此處理方案主要以噴混凝土、錨桿支護(hù)為主，局部增設(shè)通氣管進(jìn)行排氣。

3.1 大塌方部位處理方案

4+230 m～4+245 m、4+490 m～4+540 m兩處塌方面積較大，塌方高度較高，最高達(dá)11.3 m，最大跨度約8 m，屬于大塌方部位。根據(jù)《水利水電工程錨噴支護(hù)技術(shù)規(guī)范》(SL 377—2007)，支護(hù)方式如下：全斷面首先初噴5 cm厚C25F50塑鋼纖維混凝土，再鋪設(shè)C6@15 cm×15 cm的鋼筋網(wǎng)，最后再噴10 cm厚C25F50塑鋼纖維混凝土。同時(shí)，增設(shè)C25系統(tǒng)砂漿錨桿和φ42 mm隨機(jī)排水孔，錨桿長(zhǎng)4.5 m，間排距1.5 m，排水孔深1.0 m，支護(hù)范圍向上下游分別延伸10 m，具體支護(hù)典型斷面如圖7所示。

圖7 4+230 m～4+245 m、4+490 m～4+540 m支護(hù)典型斷面圖

該部分塌方高度較高，為避免洞頂出現(xiàn)負(fù)壓，影響隧洞穩(wěn)定，需在洞頂最高位置處增設(shè)排氣管。排氣管采用φ50×3.7 mmPE100級(jí)，排氣管沿著洞壁布設(shè)于M20水泥砂漿內(nèi)，于就近的支洞排除洞外；末端通過(guò)轉(zhuǎn)接頭與不銹鋼管相連，不銹鋼鋼管末端增設(shè)排水球閥。

3.2 小塌方部位處理方案

4+115 m～4+140 m范圍內(nèi)最大脫空高度2 m，塌方面積不大，屬于小塌方部位，支護(hù)方式如下：全斷面首先初噴5 cm厚C25F50塑鋼纖維混凝土，再鋪設(shè)C6@15 cm×15 cm的鋼筋網(wǎng)，最后再噴5 cm厚C25F50塑鋼纖維；同時(shí)增設(shè)C25系統(tǒng)砂漿錨桿和φ42 mm隨機(jī)排水孔，錨桿長(zhǎng)4.5 m，間排距1.5 m，排水孔深1.0 m，支護(hù)范圍上下游分別延伸10 m，支護(hù)典型斷面如圖8所示。

圖8 4+115 m～4+140 m支護(hù)典型斷面圖

4 工程造價(jià)

本工程主要內(nèi)容為石渣清運(yùn)、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、錨桿等，工程量及工程造價(jià)如表1所示。

表1 工程量及工程造價(jià)清單

5 結(jié) 語(yǔ)

我國(guó)小型水電站數(shù)量眾多，其中在南方及西南地區(qū)以引水式電站居多，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，引水隧洞會(huì)發(fā)生不同程度的缺陷，如塌方、滲漏、沉降等；因此對(duì)隧洞缺陷的處理至關(guān)重要。但引水隧洞的施工支洞處于封閉狀態(tài)，給隧洞缺陷修復(fù)帶來(lái)了極大的不便，不便于使用大型機(jī)械設(shè)備，人工成本大大增加，從而增加了工程造價(jià)。因此，選擇合適的處理方案是引水隧洞缺陷修復(fù)的關(guān)鍵。

首先，根據(jù)缺陷情況比選處理方案，結(jié)合隧洞圍巖情況，確定采用傳統(tǒng)的加固方案或新型加固方案，如采取全洞段混凝土襯砌、噴混凝土+鋼筋網(wǎng)+錨桿加固、其他新型加固方案等。

其次，結(jié)合隧洞施工條件，選擇合理的加固方案，如有些隧洞支洞口較大，便于大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)出，可以選擇大型機(jī)械設(shè)備施工，從而達(dá)到降低工程造價(jià)的效果；如不便于大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)出，則盡可能選擇可以通過(guò)人工運(yùn)送材料的方案，便于原材料的運(yùn)輸。

最后，考慮到隧洞的耐久性，結(jié)合工程造價(jià)情況，選擇一些輕質(zhì)、耐久的材料用于工程中，一方面可以提高隧洞的耐久性，增加隧洞使用年限；另一方面也有利于降低工程造價(jià)。