铜电施工地质鉴定与设计优化

铜电施工地质鉴定与设计优化1、引言水电工程施工地质工作，是电站建设现场设计代表工作的重要组成部分。由于水电建设前期的地质勘探和试验工作，都客观地存在着不同程度的局限性和片面性，特别是勘探试验投入较少的中小型电站。因此，为了充分估价电站站址可能存在的各种不利地质因素，前期地质人员，无论在宏观工程地质评价，或微观岩体分级、参数选取时，一般都要从难考虑，留有相当的安全余度，以减少设计的盲目性和施工的冒险性。所以，到了施工阶段，开挖揭示出来的实际地质情况，多半要比前期预测为好。故在我国水电建设资金尚不充裕的当前，施工地质人员能否从工程需要出发，在跟踪施工工地编录地质资料的同时，敏锐地做出合理的最终地质鉴定，并及时反馈修正岩体类别与地质参数，为现场修改、优化设计提供可靠的计算依据，乃是在电站建设期，能否节约工程投资的关键环节之一。本文阐述的铜钟电站施工地质鉴定与优化设计成果，即是一个很好的例证。2、工程简介铜钟电站位于四川阿坝藏羌自治州茂县境内（见图1），是岷江干流上继映秀湾、太平驿之后新建的第三座闸坝引水式电站。闸坝高26.7m，引水线路总长1495m,包括上引水隧洞594m（Ф=7.5m）,管桥210m（Ф=6m），下引水隧洞691（Ф=7.5m）（见图2）。引用流量162m3/s，设计水头36m,装机容量51MW。因保留区内原建的南新无坝引水电站,装机9.6MW；又在闸后增建一座南新二级消能电站,装机6MW。本梯级总装机容量66.6MW，年总发电量4.26亿kW.h。3、铜钟电站施工地质鉴定与优化设计成效3.1闸坝基础防渗墙设计优化铜钟电站与其下游的太平驿电站同属软基建坝，河床覆盖层结构亦与太平驿电站类似偏优,详见表1。表1太平驿电站、铜钟电站两闸基软层结构比较表冻电站名称换地质年代始地层代号峡地层结构滨厚度丧透水性能挡允许坡降订建议值应太平驿电洗站览全新统因alQ4币含巨漂的房漂卵块碎沉石层，局周部架空稍≤盾20m康强透水番0.15枝晚更新统迟fglQ给3宗块碎石土段、砂卵石猎互层，夹阅粗中细砂野薄层劫18m-呜45m输弱透水党0.3-丸0.35健铜钟电站刺全新统他alQ4烛含巨块的表漂卵（块牵）砾（碎遍）石层精≤泊22m掏中等透水栽0.1-乏0.12炼晚更新统秩fglQ恨3梅块（卵）藏碎（砾）夏石土层，从夹角砾质倦砂透镜体着20m-现40m饭微、弱透笼水富0.3-盘0.4表1可见两闸基地层结构基本一致。alQ4层开挖时，有水渗入基坑，深挖在fglQ3层内，反而成无水干坑，可见fglQ3层的相对隔水性能，故太平驿闸基采用了简单的水平铺盖防渗，效果很好。而铜钟闸基，由于没有使用该闸基下部渗流控制层fglQ3的允许坡降建议值0.3~0.4，只使用了该闸基上部非渗流控制层alQ4层的允许坡降值0.12，设计的是深达46m的垂直混凝土防渗墙，显然二者造价悬殊。为进一步论证使用参数的合理性，施工期特在基坑渗控层fglQ3中采样做了两组大型现场渗流变形试验，试验成果见表2。根椐表2铜钟电站闸基fglQ3层原状土现场管涌试验成果表杂土层名称裙特性查渗透系数注（劲cm/论s疲）撞临界坡趋降退Jk手破坏坡好降垃Jf盲允许坡怕降叫J重允跨破坏形式列块卵碎砾财石土安渗流控制圣层纪1.35晴╳锦10-5愁0.87衰5表>5键0.58闲3航流土式角砾质砂牌透镜体舱非渗控层堤2.46销╳当10-2质0.47渠5病1.9民0.32辨管涌试验资料，地质、设计人员研究选用了0.32作为fglQ3层的允许坡降值，进行重新计算。遂将正在紧张施工的防渗墙底板高程1412m~1416m，修改为1425m~1430m，整体提高了13~14m。修改后的防渗墙（详见图3）既确保封闭了强透水alQ4层，且嵌入了相对隔水层fglQ3层5m—10m。削减了混凝土防渗墙2533m2。（原设计防渗墙面积8538m2，修改后为5830m2，减去深部已成墙175m2，合同单价1107.39元／m2）节约工程投资280.50万元。缩短工期至少一个月，还解决了当年安全渡汛的难题。3.2引水隧洞支护优化3.2.1取消临时性支护原设计引水隧洞3/4断面需全喷混凝土临时性支护，其中Ⅳ、Ⅴ类围岩还要求锚杆加挂网喷混凝土。经过上引水隧洞百米洞段地质编录分析认为，构成本隧洞的结晶灰岩、千枚岩虽具薄层状结构，但层间结合力强，围岩自稳能力较好。故研究决定：取消全面临时性支护，只要求对洞口风化卸荷带Ⅳ、Ⅴ类围岩段，进行及时的永久性衬砌。由此减少：岩石洞挖2852m3（合同单价111.92元／m3），喷混凝土2852m3（合同单价477元／m3），锚杆2873根（合同单价71元／根），钢筋网15t（合同单价3928.49元／t），共节约支护费用194.25万元。3.2.2永久性衬护优化上下引水隧洞开挖后，因深部围岩结构面不发育且多闭合，又无地下水活动，故复核鉴定围岩等级普遍提高，各类围岩实际长度、比例与前期预测比较如表3。修正后围岩类别：Ⅴ类减少139m（钢筋1.315t/m）,援洞名袖长度诉围岩类别属Ⅱ院Ⅲ怎Ⅳ特Ⅴ滚上洞画594m澡前期预测鸽％核—夫—割m屑0霞—屡—稿0m者30愁%役—此—养178m应60叔%治—电—胆356m五10笔%保—浮—羞60m攻开挖实衬况夺m贷0m鸣459m号110m变25m啦下洞金691m滥前期预测洞％最—惑—宪m蛋0蝇—谦—华0m催50甜%额—召—眼345m毕35毕%绸—雁—奔242m河15事%掠—秀—苦104m耕开挖实逗况绕m混300m转357m航34m辱0m亭泽表系3撑擦引水隧洞乌围岩类别纱修正前后退长度、比脚例比较表语Ⅳ赚类减功少衡454m错(钢钢煮筋我1.17供1t/m今),喂Ⅲ逮类增击加速293m够(躲钢葡筋仇0.92灭5t/m葡),梦Ⅱ负类增央加睛300m艇(井钢急筋坡0.54你4t/m文)签,也优化设计狐后减少钢尽筋爬280.套19奔t译（合同单巧价贷3928疗.4为9冰元堵／样t咏）诚,菠节省钢材盖及其制安加费全110.技0很7倍万脊元蜘.瑞边拦3.3钟劳调压室支赴护优化信忠寸3.3.致1犁恨取消顶拱庙临时性支衣护治题调压赛室暗长鸟70m论,贫宽间10墨m灶，奶高纺27周m机。半圆形视顶要拱采1/诱2衬断面开挖携后鸡,渴樱无掉块现写象，围岩侦鉴定属帮Ⅲ墙类偏好，梳故建议取乱消原设计竹的挂网喷塘混凝土临谢时支护，驼并削减锚贴杆深度。免设计采纳轿后，减少纹：洞密挖允282m秤3柳,塘喷混凝巧土龟282m意3,乖荐钢筋四网攻5.65谅t泊,表锚牛杆朗68笛6哥根退长岗5脂m延改赔为裙4毕m木，（价怒差山2描2割元贡/衰根过）雅,榆共节约资标金疯20.3专4录万元。疫怕财3.3.柿2寻苏削减边墙劳锚杆及喷现混凝土住因布门置窄长调竞压室时，辆已考虑使番其轴线垂票直陡立岩科层走向，黄边墙自稳罢能力较顶左拱更强，她加之锚杆续平行岩层弯层面布设缩作用不大奋，故地质抢人员建议北取消锚杆颤及喷混凝惕土。经业停主、监理烂、设计三辰方会议研背究，采取钻了削减锚油杆长度及赌喷混凝土偏厚度的方安案：改喷冻混凝黑土旱20c孟m劈为雕10cm尝,甜减少洞拆挖臭381.竿5m桑3柏，喷混凝戒土赴381.尺5m舅3砖；将原设讯计有的旨8葡m仗锚待杆核58嚼8棒根廊、脖10艘m拘锚拢杆佩68飘6满根，全修分改过为失4扭m徐锚杆（差旧价迹：躁8后m侮锚板杆悠8纸8薪元导/埋根馆；扣10匆m尖锚色杆瑞,13佳2怨元那/恩根）共节退约资杜金押36.7确0蹲万义元冲.懒鬼灿3.4住任压力管道厅临时性支幅护优化堡经地枕质编录认庸为，压力瓶管道除洞恢口乔Ⅳ者、煮Ⅴ随类围岩段丸，须喷混闸凝土、随咬机锚杆外裳，其余啦Ⅲ运类围岩自洞稳能力尚帖佳，无掉笛块现象，辈临时性支凑护可以取翅消。设计械修改后减脖少：洞器挖南293m艘3野，喷混凝燃土无293m梳3样，锚奸杆企8声5违根（合同厚单前价物7头1袄元俘/算根），挂竟网验4.44级t栗，节省费疗用忆19.6妙0泼万元。势服沙3.5暮叫引水系统乎固结灌浆歉优化郑原设院计对奏Ⅲ移、以Ⅳ创、轮Ⅴ贿类围岩均易布置了固签结灌浆，当地质鉴定卡认为：引喝水系统悬Ⅲ病类围岩结海构紧密，路没有灌浆肥的可能和来必要。优智化后减少降固结灌浆昼工程量：害引水隧呜洞滴4722哲m跑；压力管掠道际798追m针（单蹲价上7股4谋元提/板m币），节约樱投芦资而40.8武4轮万元。油皱环3.6叫粒尾水渠防疲渗（冲）岂墙的取消哭尾水伯渠基础大牲部分处在竹力学性能积差的粉土烧层上，当柔初考虑施拆工困难，扩于临河侧馋设计了一悄道混凝土术防渗（冲熄）墙，亦企属合理。敏施工后期腰地质人员患分析认为耗：由于厂肾房基坑连居续两年抽寇水，改变屋了原地下贷水的排泄决方向，尾专水渠基坑袋涌水量必绒将大大减抗小。另河上水也日趋象枯期，采要取填土、话压石等护克坡措施，乡同样可以绝防止渗流忌破坏，所保以生产会众上提出了饮取消尾水吗渠防渗（讨冲）墙的筋建议。会扭议采纳后蚀，省去了颂原设计的松混凝土防梳渗（冲）吓墙牧1708骗.06m膊2样，钢月筋臣60.7堆3向t统，节约工糠程造垃价像213践诸万元，也成避免了当顷时对土建画施工工期汽的干扰。技铜钟随电站建设嘱期间，仅档上述六项赶优化设计今的不完全胖统计，即型为业主节盘约了工程闻投资九佰仗余万元撑（丽915.勒3零0穴万元）。墙由于业主宰、监理、堆设计、施唉工各方人桨员谨慎务绩实，在最伐终选用参史数指标时饲，考虑了格适当的安铁全储备，栏故在历经崭两年半的晶施工过程推中，从未玉发生过一陷起因上述卫修改设计挖而引起的纽安全或质膨量事故。校经过冲水吊发电试远谦行检验，她闸坝防渗耳效果良好胸，地下洞滥室围岩稳宰定。歇但巷4智、结语丢由此猾可见，不垦仅在电站券开发前期地的规划设剩计阶段，弓需要反复络进行勘查槽论证，方删案比较和右设计优化任；进入施醒工阶段以脚后，同样落有许多现弹场设计优拾化工作可睬做。而且通，施工阶哪段的设计伤优化，可柴以使设计选更加符合雾客观实际粗，对缩短莲建设工期远、节约工娘程投资，锯具有更加梅现实的直溜接技术经填济价值。龙随成着线2晶1令世