淺談引水式水電站水工隧洞施工

Word版本，下載可自由編輯淺談引水式水電站水工隧洞施工為提升水能資源的通過率，實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，跨流域多水源引水式水電開發(fā)在我國逐漸得到運用。無數(shù)的引水式水電站都涉及到了水工隧洞的施工，水工隧洞不同開挖斷面的挑選，主要取決于隧洞沿路的地質(zhì)條件、水力條件和施工辦法等因素。以下為筆者對引水式水電站水工隧洞的施工舉行的容易介紹：

1.引水式水電站開發(fā)

新型引水式水電站的設(shè)計思路在于:通過有壓隧洞深埋，獲得較大的山巖地場應(yīng)力，以此來承載有壓隧洞的內(nèi)外荷載；挑選合理的設(shè)計流速(比常規(guī)設(shè)計流速低許多)，有效控制(降低)水擊強度，制造了取消“氣墊式調(diào)壓室”的條件，取消了施工難度大，投資高的“氣墊式調(diào)壓室”。新型引水式水電站除了取消“氣墊式調(diào)壓室”及其附屬設(shè)施；其余工程項目及布置與新型引水式水電站計劃相同。引水式水電站開發(fā)計劃普通有四種：

1.1上游河道低壩(閘)取水→無壓運河引水→壓力前池→壓力管→分岔管→發(fā)電廠房→尾水渠→下游河道。該計劃的設(shè)計思路在于降低有壓運河長度，以達到降低水擊之目的。

1.2上游河道壩(閘)取水→有壓隧洞引水→調(diào)壓井(池)→分岔管→發(fā)電廠房→尾水渠→下游河道。該計劃的設(shè)計思路在于設(shè)置調(diào)壓井(池)來汲取和釋放壓力運河內(nèi)的水擊能量，抑制水擊壓強。

1.3上游河道壩(閘)取水→有壓隧洞引水(力求深埋、一坡到底)→氣墊式調(diào)壓室→分岔管→地下式發(fā)電廠房→尾水隧洞→下游河道。尾水隧洞是否要設(shè)置調(diào)壓井，視詳細狀況而定。該計劃的設(shè)計思路在于:通過有壓隧洞深埋獲得較大的山巖地場應(yīng)力，以此來承載隧洞內(nèi)外荷載，從而免除隧洞襯砌；設(shè)置氣墊式調(diào)壓室取代調(diào)壓井，用于汲取或釋放壓力運河內(nèi)的水擊能量，抑制水擊強度。

1.4上游河道壩(閘)取水→有壓隧洞引水(力求深埋、一坡到底)→分岔管→地下式發(fā)電廠房→尾水隧洞→下游河道。該計劃的設(shè)計思路在于:通過有壓隧洞深埋獲得較大的山巖地場應(yīng)力，以此來承載隧洞內(nèi)水壓力，削減隧洞襯砌；采納合理的流速(較低的流速)，有效限制水擊壓強的數(shù)值，從而實現(xiàn)取消氣墊式調(diào)壓室的目的。

2.引水式水電站的水工隧道施工可能碰到的問題

因為我國的地理環(huán)境錯綜復(fù)雜，在引水式水電站的水工隧道施工的過程中，我們要全方位的考慮到巖石的巖性、巖石的構(gòu)造、巖層的分布、地下水的分布及當?shù)氐淖匀惶鞖獾?，以便提升施工的平安性及工程的質(zhì)量保障。以下是筆者對水工隧道的施工中可能會碰到的問題舉行的簡要分析：

2.1巖爆

探洞施工開挖和理論分析表明，巖爆的發(fā)生將受到類別、巖體結(jié)構(gòu)等條件的控制，主要發(fā)生在巖體完整性好、巖質(zhì)堅硬致密的Ⅱ類圍巖中，次為Ⅲ類圍巖中，而在Ⅳ類圍巖中則較少浮現(xiàn)；巖爆以弱~中等為主，局部地段將浮現(xiàn)強巖爆；巖爆形態(tài)以延續(xù)、零星分布的松脫、片狀剝落為主。

2.2巖溶

長探洞揭示的狀況和巖溶水文地質(zhì)綜合討論表明，工程區(qū)巖溶發(fā)育微弱，巖溶形態(tài)主要表現(xiàn)為沿裂隙面溶蝕，不存在廳堂型、暗河型的地下巖溶系統(tǒng)，具有特別的高山峽谷巖溶發(fā)育特征。

2.3隧道涌水

隧洞涌水問題是水電站引水隧洞所面臨的突出問題，按照已基本查明的工程區(qū)巖溶水文地質(zhì)條件，預(yù)測擬建引水隧洞的涌水特征與探洞的涌水狀況相像，即涌水具有高水頭、大流量的特點。其穩(wěn)定涌水量和單點瞬時涌水量均可能比探洞中大，在引水隧洞施工不設(shè)防滲措施時，按照不同的涌水預(yù)測辦法預(yù)測單洞穩(wěn)定涌水量級為8.44m3/s左右，可能發(fā)生的最大突水預(yù)測量為5~6m3/s左右。引水隧洞施工過程中超前預(yù)告及地下水處理措施是本工程最主要的關(guān)鍵技術(shù)問題。

2.4有害氣體

隧洞圍巖中產(chǎn)生的有害氣體主要儲存在T2b、T2y5臭大理巖中，用錘擊能逸出H2S氣體，第二屬鉆爆法施工中產(chǎn)生的CO、CO2、粉塵等，利用對有害氣體的監(jiān)測、巖石化學成份分析、通風實驗分析，圍巖中的S含量很小，在施工中產(chǎn)生的H2S氣體含量普通在6ppm以下，不構(gòu)成對人員損害。施工過程產(chǎn)生的有害氣體或有害物質(zhì)，在施工過程中特殊是在獨頭段含量超過允許濃度，是會對工作人員的平安健康造成一定的損害。但是只要在施工中加強通風，做好獨頭段的施工設(shè)計，即能控制有害氣體和粉塵含量，保證身體健康平安，滿足平安生產(chǎn)要求。涌水

3.水工隧洞施工中問題的解決措施

按照多年的討論及水工隧道施工的閱歷表明，無數(shù)隧道施工中的困難基本上都可以將危害損失降到最小。全方位的考慮施工隧道的地理環(huán)境及地貌特征，提前做好預(yù)防工作，便于工程進程的推動，提升施工的平安性的保障。以下是簡要提出的問題應(yīng)對措施：

3.1水工隧洞施工中巖爆的處理

輔助洞施工表明，對巖爆發(fā)育程度的預(yù)測是比較精確?????的。目前產(chǎn)生的巖爆以中等~中等偏弱為主，局部有強巖爆發(fā)生。采納應(yīng)力解除孔、迅速錨桿、掛網(wǎng)噴混凝土、輔以格柵拱架等治理、防護綜合措施，可以有效降低巖爆對施工的影響。

3.2水工隧洞圍巖穩(wěn)定性及襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計

這幾年來，在挑選隧洞襯砌桔構(gòu)方面的主要趨勢是：按照隧洞沿枝的地質(zhì)條件選用先進的和忽濟的襯砌桔構(gòu)，盡量使內(nèi)水壓力粳過村砌桔構(gòu)傳遞到周國巖體上。當?shù)刭|(zhì)條件很好和山巖壓力不大時，可使內(nèi)水壓力道接作用于巖石上，即不用舉行襯砌。對高地應(yīng)力條件下的隧洞圍巖穩(wěn)定性和高外水壓力下的隧洞襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計舉行了大量分析討論。討論結(jié)果和輔助洞施工實踐表明，隧洞開挖后圍巖具有足夠的自穩(wěn)能力，從圍巖穩(wěn)定的角度分析滿足成洞要求；對于斷層等局部較差地段，只要采納適當?shù)臏蕰r支護措施也同樣具備成洞條件。因為地下水位較高，水工隧洞不存在內(nèi)水外滲的問題，因此與普通的水工隧洞不同，襯砌的主要目的是為了庇護圍巖、減小糙率，而不是用來防滲；在按“以堵為主，堵排結(jié)合”的原則處理后，允許襯砌結(jié)構(gòu)有一定的滲透性以便釋放外水壓力，高外水壓的問題可以得到解決。

3.3水工隧洞施工中地下水的預(yù)測處理

幾十年、特殊是近十幾年來對引水隧洞區(qū)域的工程地質(zhì)、巖溶水文地質(zhì)條件舉行的長時光、大量的勘探、實驗和討論工作表明，工程區(qū)巖溶水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，但巖溶發(fā)育程度總體較弱，在水工隧洞利用的1600m高程附近，碰到大型巖溶管道系統(tǒng)的可能性較小，巖溶形態(tài)以溶蝕裂隙型為主。工程區(qū)巖溶裂隙水豐盛，長探洞曾產(chǎn)生多次大的涌水，且各大涌水點具有水頭高、流量大的特點，地下巖溶水的預(yù)告和處理將是水工隧洞施工中面臨的關(guān)鍵技術(shù)問題。針對引水隧洞可能發(fā)生的涌突水風險，地質(zhì)預(yù)告采納綜合預(yù)告辦法舉行。以工程地質(zhì)法與儀器法、超前鉆孔相結(jié)合，通過宏觀及長距離預(yù)告的成績，提前分析重點地段，對于巖性變化、斷層、褶皺帶等易發(fā)生涌水部位，重點加強預(yù)測預(yù)告。利用宏觀預(yù)告→中長