锦屏二级引水隧洞岩溶富水洞段加固处理

锦屏二级引水隧洞岩溶富水洞段加固处理

何江蓝斌杰

中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122

摘要：锦屏二级水电站4号引水隧洞在桩号8+550~8+680m洞段揭露岩溶地下水，南侧与其紧邻的施工排水洞在对应部位开挖过程中也曾揭露岩溶地下水，4号引水隧洞与施工排水洞岩柱局部厚度最薄仅约20m。对此，设计采取了有针对性的结构加固处理措施，保证4号引水隧洞顺利投产。

关键词：岩溶地下水；引水隧洞；结构加固；处理方案

1工程概况

雅砻江锦屏二级水电站位于四川省凉山州境内的雅砻江锦屏大河弯上，电站总装机容量4800MW，为一低闸、长隧洞、高水头、大容量引水式电站。引水系统采用四洞八机布置，四条平行布置的引水隧洞自景峰桥至大水沟，横穿锦屏山，截弯取直、引水发电。

引水隧洞平均洞线长度约16.7km，隧洞中心距60m，隧洞立面为缓坡布置，底坡3.65‰；隧洞沿线上覆岩体一般埋深1500~2000m，最大埋深2525m。四条引水隧洞中，除1号、3号引水隧洞东端采用TBM法开挖外，其余均采用钻爆法施工，且全长采用钢筋混凝土衬砌结构。

引水隧洞沿线穿越地层较复杂，从东到西分别穿越盐塘组大理岩(T2y)、白山组大理岩(T2b)、三迭系上统砂板岩(T3)、杂谷脑组大理岩(T2z)、三迭系下统绿泥石片岩和变质中细砂岩(T1)等地层。其中，大理岩洞段所占比例最大，约占隧洞全长的85%，尤其是隧洞中部高埋深的白山组大理岩洞段，约占隧洞全长的50%。由于大理岩为可溶岩，以致于锦屏二级水电站引水隧洞沿线岩溶地下水较发育，使岩溶地下水问题成为锦屏二级水电站施工期关键技术问题之一。

2引(4)8+550~8+680m段隧洞岩溶地下水洞段情况简介

4号引水隧洞桩号引(4)8+550~8+680m段位于引水隧洞中部第四出水带核部，隧洞埋深大（最大埋深约2400m），地下水相对较发育。隧洞南侧先行通过的施工排水洞，在对应部位（桩号SK8+150~8+270m段）开挖过程中多处揭露溶孔、溶缝，且溶缝内多有出水现象。其中，桩号SK8+150~8+170m段出水流量约70L/s，SK8+186~8+191m段出水流量约430L/s，SK8+200~8+270m段以渗滴水为主，SK8+150~8+270m段累计出水流量约520L/s。限于施工排水洞贯通的迫切需要，为了减轻该段地下涌水对施工排水洞施工期的不利影响，施工排水洞采取了向北（4号引水隧洞一侧）偏移的方式绕过出水点继续向前开挖，致使施工排水洞绕行洞段与4号引水隧洞间岩柱最薄处仅约20m。

4号引水隧洞桩号引(4)8+550~8+680m段岩性为T2b灰白色厚层状大理岩，结构面较发育，沿面多呈溶蚀状，段内溶蚀裂隙较发育，裂隙宽度20~100cm不等，沿面涌水。邻近的施工排水洞先于4号引水隧洞通过，对该洞段的地下水有较显著的排导、减压作用。4号引水隧洞引(4)8+550~8+660m段开挖通过时，该段揭露地下水流量较施工排水洞开挖期小得多，初始累计揭露地下水流量仅约25~30L/s。4号引水隧洞桩号引(4)8+550~8+680m段及对应部位施工排水洞内的地下水具有较明显的季节性变化特点，如2012年汛期在工区极端暴雨工况下，该段地下水流量由初始揭露的25~30L/s暴增至300L/s。

3引(4)8+550~8+680m段隧洞初拟加固处理方案

由于施工排水洞桩号SK8+150~8+270m段开挖期为规避地下水对隧洞施工的不利影响而向北侧绕行，致使施工排水洞绕行洞段的隧洞轴线、底坡等与原设计存在一定的变化，且绕行洞段与4号引水隧洞间岩柱最薄处仅约20m，存在一定的安全隐患。为确保4号引水隧洞以及施工排水洞运行期的安全，主要通过施工排水洞内恢复原设计洞轴线、绕行区回填等工程处理措施。具体如下：

（1）施工排水洞桩号SK8+150~209.88m洞段平面、底坡布置及SK8+150m以西部分底坡均需恢复至原设计结构布置，即施工排水洞绕行洞段南侧及部分底坡欠挖部位需进行二次开挖处理。

（2）施工排水洞绕行洞段采用C25W8素混凝土进行回填处理。

（3）后续开挖过程中可能揭露的溶腔或溶蚀宽缝，边墙及顶拱溶蚀部位采用C25W8素混凝土进行回填处理。

（4）4号引水隧洞桩号引(4)8+550~8+680m段全断面钢筋混凝土衬砌，配置单层钢筋：环向主筋C28@20，纵向分布筋C22@20；混凝土衬砌后，再进行全断面固结灌浆施工，灌浆参数为：灌浆孔入岩6m，每环16个灌浆孔，排距3m，灌浆压力6MPa。

4引(4)8+550~8+680m段隧洞处理方案调整及现场实施情况

2011年2月初，伴随着1号引水隧洞5+880m开挖揭露大流量突涌水，使施工排水洞提前进入紧急过流状态（绕行洞段常年过水流量均超过2m3/s），从而导致施工排水洞SK8+150~8+209m绕行洞段的二次开挖施工很难实现，绕行洞段施工也一直处于暂停状态。直至2013年底，根据4号引水隧洞引(4)8+550~8+680m段最新揭露的水文地质条件、考虑到施工排水洞绕行洞段原设计方案实施的可行性极低，同时结合4号引水隧洞投产发电面貌要求，经参建各方充分商议，决定对8+550~8+680m岩溶地下水洞段的加固处理方案进行必要的调整，调整后的工程处理措施如下：

（1）在保证施工排水洞过流断面的情况下，对施工排水洞北侧绕行区采用C25混凝土回填，保证施工排水洞与4号引水隧洞间的岩柱最薄厚度达到两倍引水隧洞洞径以上——回填后施工排水洞与4号引水隧洞间的最薄岩柱厚度为26.6m，4号引水隧洞内水外渗的渗透梯度约为2，满足渗透稳定要求。同时，为提高绕行洞回填混凝土与回填区基岩间的接触质量，在回填混凝土施工前，回填区系统布置C28@2x2m，L=6m的锚筋，锚筋入岩4.5m，外露1.5m。

（2）施工排水洞绕行洞段非回填区，为了保证洞室围岩稳定安全，在原有支护的基础上，对边顶拱补充增加随机锚喷支护；同时，对溶蚀宽缝采用混凝土进行回填（对于出水的溶蚀宽缝，缝内埋设排水管将水引出至排水洞内排放）。

（3）4号引水隧洞桩号引(4)8+550~8+685m洞段，混凝土衬砌前进行孔深12~15m的无盖重防渗固结灌浆（每环20孔，排距2m，灌浆压力6MPa）施工。通过衬前系统的无盖重防渗固结灌浆将隧洞周边区域内的岩溶裂隙进行充填、加固，同时也实现了对渗涌水的有效封堵，形成防渗灌浆圈，确保了后续混凝土衬砌和衬后固结灌浆施工的顺利进行。

（4）4号引水隧洞桩号引(4)8+550~8+685m洞段边顶拱采取双层配筋进行结构加强处理，配筋参数为：内外层环向主筋C28@20，内外层纵向分布筋C22@20。

（5）4号引水隧洞混凝土衬砌完成后，通过孔深6m的衬后高压固结灌浆（每环16孔、排距3m、灌浆压力6MPa。）对浅表层岩体进行系统的二次补充加固处理。

5引(4)8+550~8+680m段隧洞处理效果

4号引水隧洞桩号引(4)8+550~8+680m段加固处理于2014年7月底施工完成，对应部位的施工排水洞绕行洞回填及边顶拱补充加固施工也在4号引水隧洞充水前全部完成。2014年10月初，4号引水隧洞充水一次成功，并顺利投产发电，截至目前4号引水隧洞运行情况良好，达到了预期建设目标。

结论

锦屏二级水电站引水隧洞工程等级高，引水隧洞岩溶地下水较发育，隧洞沿线地质条件复杂，引水隧洞施工过程中遭遇了不少的突发情况。针对引水隧洞施工中出现的突发情况，本着“安全第一、施工可行、不留隐患”的原则，通过参建各方的共同努力，及时做出了切合现场实际的施工方案调整，在保证工程本身安全的情况下，使突发情况得到了妥善的处理。本文所述及的8+550~8+680m岩溶地下水洞段的处理效果良好，其经验可供类似工程参考。

参考文献：

[1]何江，等.锦屏二级水电站4号引水系统工程专项安全鉴定设计单位自检报告[R].杭州：华东勘测设计研究院，2014.

[2]潘益斌，等.锦屏二级水电站引水隧洞不良地质洞段处理设计综述[R].杭州：华东勘测设计研究院，2014.4。

作者简介：何江（1981-），男，四川剑阁人，工程师，从事水利水电工程设计与管理。