百色水利枢纽地下厂房关键技术研究.docx

广西水利水申GUANGXIWATERRESOURCESHYDROPOWERENGINEERING2014(5)

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·研究与探讨·

百色水利枢纽地下厂房关键技术研究

陈宏明

(广西水利电力勘测设计研究院，广西南宁530023)

[摘要]百色水利枢纽地下厂房的布置存在厂房上游边墙距上游蚀变带很近，且主变洞与主机洞之间岩柱厚度小，主变尾上覆岩体厚度不足，辉绿岩裂隙发育，洞室轴线走向与岩层走向一致，与地应力方向正交，厂前地下水凹槽对洞室上游边墙形成较大的渗透压力等问题。介绍了地下厂房总体布置方案，大跨度、浅埋深、小间距洞室群围岩稳定性，地下厂房围岩块体稳定性，地下厂房岩锚梁方案，地下厂房渗控方案及“四合一”尾水系统等关键技术研究的主要成果。

[关键词]地下厂房；辉绿岩；大跨度；浅埋深；小间距；岩锚梁；渗控方案；“四合一”尾水系统[中图分类号]TV731.6[文献标识码]A[文章编号]1003-1510(2014)05-0013-06

1工程简况

百色水利枢纽位于广西百色市的右江上，坝址在距百色市区22km的平圩村，水库总库容56.6亿m3,是1985年国家计委批准的《珠江流域西江水系郁江综合利用规划报告》中的第二梯级，是一座以防洪为主兼有发电、灌溉、航运、供水等综合利用效益的大(一)型水利水电工程。

百色水利枢纽工程由主坝、水电站、副坝和通航建筑物组成，其中2座副坝和通航建筑物远离由主坝和水电站组成的主坝区。主坝为全断面碾压混凝土重力坝，最大坝高130m;地下水电站布置在左岸，水电站装机容量为4×135MW。

工程分两期建设，一期工程由主坝、地下厂房和2座副坝组成，2001年10月一期主体工程开工，2006年12月完工。

2研究背景

百色水利枢纽主坝为碾压混凝土重力坝，水电站厂房布置通过坝后式、岸边式、长隧洞式和地下式4种方案比较。在比较中发现水电站采用地下式厂房布置方案在工程投资和施工工期方面有较大的优越性，但由于百色水利枢纽大坝和电站厂房布置在宽150m,并55°角倾向下游的辉绿岩条带上，造成地质条件的局限性，使地下厂房的布置存在以下几个突出的问题：①厂房上游边墙距上游蚀变带

很近，最小处仅有11m;②主变尾闸洞与主机洞之间以及尾水洞之间的岩柱厚度等于或小于1倍洞径；③主变尾闸洞上覆岩体厚度仅17m,不足规范要求的2倍洞径；④辉绿岩发育4组裂隙，在洞室的顶拱和边墙均易形成不稳定的三角体和楔形块体；⑤洞轴线走向与岩层走向一致，地应力与主要洞室正交；⑥辉绿岩地下水凹槽对洞室上游边墙形成较大的渗透压力。

由于地下厂房方案存在上述地质问题，经过多次专家咨询会研究，专家们对在这种地质条件下能否建造地下厂房意见分歧很大；1995年9月，潘家铮、谭靖夷2位院士和王三一设计大师应邀参加百色水利枢纽布置方案咨询会，意见也不统一，最后潘家铮院士表态支持地下厂房方案，但要求对存在问题要进行深入研究，提出解决办法。1998年7月，我院结合该工程的设计成立了百色水利枢纽地下厂房关键技术研究课题组，开展了地下厂房总体布置方案研究；大跨度、浅埋洞、小间距洞室群围岩稳定性研究；地下厂房围岩块体稳定性研究；地下厂房岩锚梁方案研究；地下厂房渗控方案研究及“四合一”尾水系统方案研究等关键技术研究。

3工程地质条件

引水发电系统位于坝址左岸，其范围在坝线上游150m至坝线下游400m之间。该段岸坡总体走向为N5°~10°W,坡角一般为25°~40°,山顶高程

[收稿日期]2014-09-28

[作者简介]陈宏明(1963-)男，广西北流人，广西水利电力勘测设计研究院教授高级工程师，学士，主要从事水利水电工程设计工作。

陈宏明：百色水利枢纽地下厂房关键技术研究

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271～331.5m。在该坡段之间，从上游往下游发育有坝线沟、左V沟、左IV沟，其中主机洞和主变尾闸洞布置在左坝头坝线沟至坝下游左V沟之间的岸坡岩体内，上部地表为一斜坡地形，地形坡角约30°,地形走向与厂房轴线基本一致，与左V沟交角约45°。主机洞及主变尾闸洞上覆有效岩体厚为45m和17m。

涉及到的地层岩性从上游至下游为泥盆系榴江组D?I1~D?I?-2泥岩、硅质岩、硅质泥岩、泥质灰岩等和间夹于D?I3与D?I?之间的华力西期(b?-1)辉绿岩。主机洞、主变尾闸洞、尾水支洞及尾水主洞均坐落于坚硬的辉绿岩体内，岩石坚硬致密，力学强度较高。辉绿岩体水平宽度为150～160m。

工程区位于坡平顶背斜的SW翼，受构造影响岩层扭曲