深溪沟水电站窑洞式安装间开挖及支护设计

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1、第41卷第18期人民长江Vo1．41，No．182010年9月YangtzeRiverSep．，2010文章编号：1001—4179(2010)18—0040—04深溪沟水电站窑洞式安装间开挖及支护设计吴庆辉(中国水电顾1'4集团成都勘测设计研究院，四川成都610072)摘要：深溪沟水电站坝址两岸边坡高陡险峻，地质条件差，施工场地狭窄。在岩层水平、强卸荷带并以Ⅳ类围岩为主的高边坡中部开挖最大跨度达32．4m的窑洞式机组安装间，于国内尚无实例。介绍了在三维计算验证的基础上，结合深溪沟电站实际地形地质条件的窑洞式安装间的开挖及支护设计方案。由于设计方案周密合理，使窑洞式机组安装间的开挖

2、支护得以顺利完成。工程完工后2a的监测数据表明：岩体无位移突变、围岩基本稳定。关键词：窑洞式安装间；三维分析；支护设计；开挖方式；监测设计；深溪沟水电站中图法分类号：TV551文献标志码：A接头坝段、窑洞式安装间和两条导流洞(兼泄洪洞)。1概述坝顶高程662．50m，靠右岸边坡厂房坝段建基面高程深溪沟水电站位于四川省大渡河中游汉源县和甘580．55m，正常蓄水位660．O0m。沿坝轴线剖面见图洛县接壤处，电站装机容量660MW，厂房为河床式布1。置。枢纽建筑物从左至右依次为泄洪闸、河床式厂房、＼＼溉。，．一篓一140．00星—————一、一4．。2od5．0，0删5．2．00．．盘

3、j38．00t一34．00一I一3400一I一3400／29．5oI口50／／晶．o0f}。I一n坝段。铱}机坝一一一一一，。●。L=_——卜H——洪闸i、、＼／，／，／寄葬同l。{●——tl卜‘l!一×××／、、＼i{至；}s／／／{一、631．85j、、＼／、×>≤}EI～动～77¨一I／、一＼／一凸{Izu·)·nf1『1f]f1y1f1『＼＼＼一—v60—8．00，，、、＼．’450o园西，、0¨

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5、／图1深溪沟水电站沿坝轴线剖面(单位：m)收稿日期：2010—07—30作者简介：吴庆辉，男，高级工程师，主要从事水电站厂房设计研究工作。E—mail：wqinghui2005@163．com第18期吴庆辉：深溪沟水电站窑洞式安装间开挖及支护设计41究表明，洞周20m范围内采取支护措施对减少洞周边2地形地质条件坡变形作用不大，但可以有效改善洞周岩体由于洞顶工程地处大渡河峡谷国家地质公园内，两岸山体断层破碎带影响形成的拉应力区及塑性区，而采用洞雄厚，河道呈典型的“V”形峡谷断面。右岸岸坡自下顶大吨位长锚索(斜向上15。)加固后，可以在一定程而上呈陡一缓一陡的地貌形态，基岩为前震旦系上

6、统度减小洞顶坡体顺坡向位移。窑洞式安装间开挖后，(Zbdn)灯影组中厚层白云岩、白云质灰岩，弱风化，岩洞顶位移最大沉降为30．0mm，拉应力区在顶拱深入石坚硬，属中硬岩类。岸坡卸荷较强烈，可分为强卸荷围岩3．0m范围内，拉应力值在0．1～0．3MPa之间，带和弱卸荷带，其中强卸荷水平深度47～63m，岩体塑性区也在洞周2．0m范围内。一般呈块裂一碎裂结构，弱卸荷水平深度一般55～80nl0窑洞式安装间最大开挖跨度约32．4m，开挖长度35m(顶拱段)。根据地表地质调查以及勘探揭露的风化卸荷深度，其顶拱部位均置于强卸荷带岩体内，拱顶岩体的稳定受缓倾角顺层挤压破碎带、顺坡向陡倾角卸荷裂

7、隙和与岸坡成大角度相交的陡倾角裂隙控制，岩体以Ⅳ类围岩为主。边墙大部分位于弱风化、弱卸荷岩体中，且有缓倾角顺层挤压带和两组陡倾角裂隙发育，其组合不会形成较大的不稳定块体，岩体以Ⅲ类围岩为主。3主要工程问题(1)深溪沟电站坝轴线位置河谷狭窄，按照厂区枢纽布置方案，不仅厂房坝段的1、2号机组段均需座落于挖除部分右岸边坡后的基岩上，而且需在约170n'l的高边坡的中下部坝肩位置开挖窑洞式安装间，安装问上游20m处又开挖有上坝交通洞，因此，坝肩边坡的开挖及稳定性倍受关注。(2)安装间顶拱最大开挖跨度32．4m，拱座以下开挖跨度30．0m。相关资料显示，作为窑洞式结构，图2开挖完成后有限元分

8、析单元网格示意其开挖跨度居国内第一，设计和施工难度高。(3)顶拱岩体以Ⅳ类围岩为主，且在顶拱上部8边坡下行开挖及交通洞开挖后，洞顶各关键点位m，岩体存在fl、t2及f3等缓倾角顺层挤压破碎带，实移增大值在4mm以内，拉应力增大值不超过0．2际开挖揭示破碎带为夹泥结构，性状较差，对顶拱岩体MPa，边坡下行开挖及交通洞开挖对安装间影响不大。的稳定性有较大影响。4边坡及安装问三维稳定分析简述5支护设计方案根据边坡及窑洞式安装问三维有限元分析验证成4．1仿真模拟果，结合深溪沟