铜电施工地质判定与设计优化

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软电站名堡称剂地质年恳代植地层代萄号映地层结豆构订厚度挣透水性翼能贞允许坡殖降建议闷值馋太平驿育电站槐全新统西alQ咳4渴含巨漂压的漂卵饭块碎石兆层，局政部架空贩≤踪20稳m冶强透水色0.1切5旷晚更新恨统单fgl渠Q3旁块碎石洞土、砂吩卵石互亡层，夹茅粗中细治砂薄层碗18m横-45墙m唱弱透水永0.3南-0.哄35节铜钟电绑站壁全新统付alQ忍4抓含巨块宫的漂卵暮（块）批砾（碎匙）石层廊≤削22溉m霉中等透房水草0.1罪-0.赴12恨晚更新好统够fgl肿Q3抢块（卵洪）碎（钢砾）石槽土层，秧夹角砾等质砂透巧镜体咏20m隶-40油m絮微、弱削透水欠0.3扰-0.锁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带土层名雷称室特性敬渗透系冲数矛（龄cm/钞s洁）踏临界坡劫降跌Jk估破坏坡穗降胖Jf普允许坡盘降暮J犹允爷破坏形下式夹块卵碎菠砾石土捷渗流控坝制层三1.3昨5最╳而10-桶5造0.8毁75断>5及0.5备83于流土源角砾质亿砂透镜悦体鞋非渗控勤层哲2.4低6网╳渴10-准2询0.4唱75自1.9架0.3丘2地管涌试验资料，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）,赞洞名进长度多围岩类置别驴Ⅱ拦Ⅲ登Ⅳ雄Ⅴ章上洞雪594者m赞前期预台测抄％笔—截—敬m腊0辟—秧—每0m霉30藏%墓—洗—斗178薪m拾60肿%胶—犁—螺356让m游10贸%洞—恋—骑60m件开挖实茄况据m记0m爱459考m订110旗m坚25m粉下洞逐691忠m丈前期预局测烛％昨—障—挺m招0现—欧—先0m玩50萌%开—幅—剪345供m毕35啊%排—糕—岁242林m限15编%甜—淘—应104载m混开挖实赔况监m梁300鸡m龟357享m盒34m嘉0m寇割表背3咳尚引水隧楼洞围岩忌类别修馒正前后捏长度、浑比例比晋较表够Ⅳ优类减陆少异454跟m揉(验钢喜筋娱1.1甘71t疼/m)价,额Ⅲ摸类增赔加产293协m胳(锤钢迹筋昆0.9导25t洁/m)芹,旧Ⅱ霸类增拨加汽300校m静(久钢摩筋促0.5很44t奖/m)他,杂优化设池计后减傅少钢瞒筋亿280侵.19拘t堆（合同好单忍价饶392信8.4以9考元蛙／蜜t浮）玉,势节省钢旷材及其吧制安星费采110械.0够7探万犹元魔.搅济腥3.3裹职调压室耗支护优储化污左矩3.3团.1朽肉取消顶醒拱临时严性支饺护旬笋调校压室书长以70m概,锹宽档10蛇m湖，脸高财27券m皇。半圆秤形顶兽拱线1/瑞2详断面开农挖探后艺,宾沫无掉块叶现象，缴围岩鉴体定属垄Ⅲ傲类偏好钢，故建蜂议取消洲原设计氧的挂网宴喷混凝朝土临时勿支护，妻并削减饰锚杆深俱度。设似计采纳您后，减涨少：洞糠挖咏282花m3间,击喷混凝督土纺282划m3,萝雀钢筋汤网息5.6祝5t榴,袜锚膏杆南68捧6匹根阅长步5戚m访改瞒为浑4殃m供，（价赚差锤2考2娃元铁/筝根杨）蜜,披共节约枪资染金请20.沈3翼4户万元。秤熟拘3.3买.2腊浙削减边门墙锚杆签及喷混夺凝土盼因周布置窄酬长调压滴室时，些已考虑培使其轴轻线垂直股陡立岩晴层走向贩，边墙孩自稳能当力较顶分拱更强挣，加之调锚杆平虽行岩层粱层面布酬设作用份不大，展故地质立人员建招议取消幅锚杆及吩喷混凝管土。经姿业主、色监理、互设计三碑方会议愧研究，遭采取了胶削减锚岛杆长度木及喷混倒凝土厚中度的方誓案：改慎喷混凝妖土漏20c昏m辈为污10c康m粗,赠减少洞到挖杀381轧.5m海3土，喷混灯凝伍土扮381冠.5m仪3弦；将原葬设计遍的涌8航m塘锚齐杆糖58务8究根动、府10秩m渠锚百杆群68风6抽根，全微修改粉为衫4芹m太锚杆（博差价刘：喂8微m从锚奥杆飞8蝇8京元肃/村根葡；今10短m国锚伸杆库,13毒2罢元箭/超根）共混节约资逆金额36.艘7爽0舒万买元叮.覆仅逼3.4自余压力管首道临时熊性支护疮优化光经糟地质编讨录认为丈，压力疮管道除它洞口办Ⅳ害、追Ⅴ虹类围岩纯段，须扛喷混凝甜土、随挪机锚杆筐外，其觉余层Ⅲ元类围岩终自稳能漂力尚佳嘉，无掉缝块现象惜，临时戚性支护端可以取织消。设劝计修改甩后减少扮：洞荣挖般293萍m望3紧，喷混桨凝象土桂293摆m怖3念，锚繁杆兆8缸5珠根（合虾同单爪价院7且1再元膨/旬根），钓挂驶网干4.4城4葛t袋，节省著费墓用豪19.矩6月0阔万元。女冈绩3.5偶粒引水系率统固结你灌浆优遍化烈原具设计对畜Ⅲ踪、踪Ⅳ石、示Ⅴ革类围岩机均布置丢了固结个灌浆，卷地质鉴裳定认为宾：引水总系统及Ⅲ逐类围岩练结构紧惹密，没朝有灌浆荷的可能冶和必要营。优化通后减少甘固结灌替浆工程婶量：引原水隧鲜洞摔472瞎2贝m柔；压力槽管吃道念798倾m愁（单汗价模7币4娇元昏/橡m丹），节兵约投晋资傲40.落8讯4寺万元。认忙刘3.6弄双尾水渠露防渗（羽冲）墙超的取消议尾赌水渠基浇础大部石分处在晋力学性窜能差的警粉土层指上，当啊初考虑惨施工困彩难，于上临河侧绵设计了福一道混狗凝土防熊渗（冲锹）墙，错亦属合弯理。施揉工后期群地质人肺员分析岸认为：掀由于厂仰房基坑视连续两酷年抽水奔，改变旧了原地亿下水的委排泄方害向，尾副水渠基隶坑涌水伯量必将餐大大减今小。另望河水也礼日趋枯保期，采午取填土袖、压石欢等护坡辣措施，喘同样可映以防止井渗流破数坏，所恋以生产拒会上提宁出了取罢消尾水卧渠防渗港（冲）肢墙的建刮议。会惹议采纳挨后，省税去了原基设计的丧混凝土牙防渗（民冲）锅墙培170逆8.0咽6m棍2喂，钢支筋伟60.友73贱t摇，节约钱工程造宏价谎213邪低万元，器也避免礼了当时兵对土建侨施工工守期的干傅扰。透铜婆钟电站赵建设期陈间，仅宿上述六抖项优化驾设计的何不完全具统计，勤即为业馅主节约掀了工程逼投资九齐佰余万铁元械（件915管.3闪0锐万元）阔。由于料业主、渴监理、离设计、蜜施工各冻方人员柔谨慎务肉实，在仗最终选慌用参数业指标时叔，考虑留了适当浅的安全倘储备，腐故在历菜经两年害半的施味工过程恶中，从兰未发生筛过一起花因上述壁修改设住计而引绪起的安堡全或质捉量事故幼。经过纹冲水发哭电试远衡行检验忧，闸坝匠防渗效印果良好杨，地下域洞室围而岩稳定躺。滔漏鬼4萌、结语搅由累此可见议，不仅赖在电站吨开发前自期的规剖划设计是阶段，店需要反厅复进行华勘查论妨证，方成案比较屯和设计叹优化；阶进入施脊工阶段差以后，析同样有衔许多现粪场设计哈优化工抛作可做俱。而且增，施工倾阶段的挎设计优拉化，可嚷以使设侮计更加姐符合客蚂观实际启，对缩藏短建设荷工期、吗节约工臭程投资储，具有举更加现之实的直熟接技术护经济价款值。只随流着滑2捆1伞世纪的毯到来，