黃相軍，王 鶴

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130021）

龍江水電站樞紐工程位于云南省德洪州潞西縣境內(nèi)，壩址處在龍江干流的下游河段，樞紐布置由混凝土雙曲拱壩、引水隧洞和發(fā)電站廠房等組成，最大壩高115 m，電站裝機(jī)3臺(tái)，總裝機(jī)容量240 MW。大壩施工采用隧洞過流、圍堰一次斷流，全年施工的導(dǎo)流方式。

1 導(dǎo)流洞塌方原因

龍江水電站導(dǎo)流洞工程于2006年開工，開挖方式分上下兩層開挖，上半洞于2007年6月23日貫通，2007年8月5日晚11時(shí)左右，樁號(hào)導(dǎo)0+084.46 m～導(dǎo)0+116.16 m 段，頂拱突然滲水，鋼拱架臨時(shí)支護(hù)突然變形，2007年8月5日晚12時(shí)左右發(fā)生了大范圍的塌方，該段導(dǎo)流洞全部被碎渣封堵。地表出現(xiàn)了較大的塌陷，面積約500 m2。事后經(jīng)過認(rèn)真分析，認(rèn)為塌方的原因主要有以下幾個(gè)方面。

1）地質(zhì)條件差。導(dǎo)流洞塌方（樁號(hào)0+088.00～0+112.60 m）段位于F2斷層破碎帶及影響帶范圍內(nèi)（樁號(hào)導(dǎo) 0+065.00 m～導(dǎo) 0+124.00 m），該部位節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體完整性差，巖石風(fēng)化劇烈，透水性強(qiáng)，斷層與洞向平行，以斷層泥糜棱巖、壓碎帶為主，裂隙充填泥，巖體呈角礫、泥砂、巖屑狀散體結(jié)構(gòu)，為Ⅴ類圍巖。另外，該段隧洞又地處淺埋段，圍巖最小厚度僅10 m左右，因此極易產(chǎn)生塌方。

2）連續(xù)降雨。7，8兩月正值雨季，8月5日前連續(xù)降雨數(shù)天，大量雨水滲入巖石裂隙及洞頂覆蓋層內(nèi)，使圍巖及洞頂覆蓋層達(dá)到飽和。而洞頂?shù)乇碛譀]有良好的排水設(shè)施，又加快了圍巖及洞頂覆蓋層達(dá)到飽和的速度。圍巖及洞頂覆蓋層達(dá)到飽和后，抗剪切能力下降，導(dǎo)致洞頂圍巖失穩(wěn)產(chǎn)生塌方至地表。

3）永久支護(hù)不及時(shí)。導(dǎo)流洞塌方（導(dǎo)0+084.46 m～導(dǎo)0+116.18 m）段位于斷層破碎帶及影響帶（樁號(hào)為導(dǎo)0+059.46 m～導(dǎo)0+124.46 m）范圍內(nèi)，為Ⅴ類圍巖，屬不良地質(zhì)地段，按設(shè)計(jì)要求，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行永久支護(hù)。但導(dǎo)流洞上半洞于6月23日貫通至8月6日大塌方，前后間隔40多天，開挖臨空時(shí)間過長(zhǎng)，也是塌方的主要原因。

2 處理設(shè)計(jì)方案

2.1 上、下游塌方影響段處理方案

根據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)核結(jié)果，上、下游塌方影響段原襯砌結(jié)構(gòu)已不能滿足要求，必須加大襯砌斷面尺寸，如通過擴(kuò)挖來(lái)加大襯砌斷面尺寸，需要拆除頂拱臨時(shí)支撐的工字鋼，很容易造成塌方段向上下游側(cè)發(fā)展，是不可行的，那么加大襯砌斷面的唯一途徑就是縮小隧洞內(nèi)徑，經(jīng)過綜合分析和反復(fù)研究，將隧洞內(nèi)徑縮小50 cm，縮徑之后隧洞內(nèi)徑為11.00 m，襯砌厚度：A型襯砌為1.80 m、B型襯砌為1.60 m?？s徑后對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了核算，具體如下：

1）邊界條件界定。計(jì)算斷面—將原設(shè)計(jì)斷面分離式底板調(diào)整為整體式結(jié)構(gòu)，底板厚度和邊墻、頂拱相同，混凝土標(biāo)號(hào)調(diào)整為C30。

外水水頭—運(yùn)行期工況外水水頭取0 m，檢修期工況外水水頭取最低發(fā)電水位時(shí)的水頭，為57.00 m。

內(nèi)水水頭—運(yùn)行期工況內(nèi)水水頭取壩體擋水度汛時(shí)的水頭，為32.60 m，檢修期工況內(nèi)水水頭取0 m。

圍巖壓力—塌落拱頂高程取塌方段開挖后斷層出漏頂高程，由于該段上覆巖體為斷層，計(jì)算時(shí)按松散體考慮。

單位彈性抗力—底部取5 000 t/m3，邊墻和頂拱取0。

2）襯砌內(nèi)力和配筋計(jì)算。采用國(guó)家電力公司中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院編的《水工隧洞鋼筋混凝土襯砌計(jì)算程序》（SDCAD 4.0版）進(jìn)行計(jì)算，配筋結(jié)果見表 1、表 2。

2.2 塌方段處理方案

塌方段地表塌陷比較明顯，現(xiàn)場(chǎng)處理方案是將塌方體挖除，使該段變成明拱。為了盡量利用定型鋼模臺(tái)車襯砌混凝土，加快施工進(jìn)度，該段加大襯砌斷面的方法是擴(kuò)徑。經(jīng)過反復(fù)計(jì)算，需要擴(kuò)徑68 cm，擴(kuò)徑后隧洞內(nèi)徑為12.00 m，襯砌厚度為2.00 m。另外，為了減輕運(yùn)行期塌坑開挖邊坡的意外塌滑對(duì)結(jié)構(gòu)的沖擊，結(jié)構(gòu)混凝土施工完成并達(dá)到28 d齡期后，塌坑應(yīng)進(jìn)行回填，回填材料應(yīng)以風(fēng)化砂為主。

表1 A型襯砌段縮徑50 cm后配筋計(jì)算結(jié)果表

表2 B型襯砌段縮徑50 cm后配筋計(jì)算結(jié)果表

在外水水頭、內(nèi)水水頭、圍巖壓力、單位彈性抗力、混凝土標(biāo)號(hào)及結(jié)構(gòu)形式和上下游塌方影響段處理方案采用參數(shù)相同的情況下，配筋結(jié)果見表3。

表3 塌方段配筋計(jì)算結(jié)果表

從表1、表2和表3的配筋計(jì)算結(jié)果來(lái)看，結(jié)構(gòu)還是比較合理的。