銅電施工地質(zhì)鑒定與設(shè)計(jì)優(yōu)化1、引言水電工程施工地質(zhì)工作，是電站建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)代表工作的重要組成部分。由于水電建設(shè)前期的地質(zhì)勘探和試驗(yàn)工作，都客觀地存在著不同程度的局限性和片面性，特別是勘探試驗(yàn)投入較少的中小型電站。因此，為了充分估價(jià)電站站址可能存在的各種不利地質(zhì)因素，前期地質(zhì)人員，無論在宏觀工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，或微觀巖體分級(jí)、參數(shù)選取時(shí)，一般都要從難考慮，留有相當(dāng)?shù)陌踩喽?，以減少設(shè)計(jì)的盲目性和施工的冒險(xiǎn)性。所以，到了施工階段，開挖揭示出來的實(shí)際地質(zhì)情況，多半要比前期預(yù)測(cè)為好。故在我國水電建設(shè)資金尚不充裕的當(dāng)前，施工地質(zhì)人員能否從工程需要出發(fā)，在跟蹤施工工地編錄地質(zhì)資料的同時(shí)，敏銳地做出合理的最終地質(zhì)鑒定，并及時(shí)反饋修正巖體類別與地質(zhì)參數(shù)，為現(xiàn)場(chǎng)修改、優(yōu)化設(shè)計(jì)提供可靠的計(jì)算依據(jù)，乃是在電站建設(shè)期，能否節(jié)約工程投資的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本文闡述的銅鐘電站施工地質(zhì)鑒定與優(yōu)化設(shè)計(jì)成果，即是一個(gè)很好的例證。2、工程簡(jiǎn)介銅鐘電站位于四川阿壩藏羌自治州茂縣境內(nèi)（見圖1），是岷江干流上繼映秀灣、太平驛之后新建的第三座閘壩引水式電站。閘壩高26.7m，引水線路總長1495m,包括上引水隧洞594m（Ф=7.5m）,管橋210m（Ф=6m），下引水隧洞691（Ф=7.5m）（見圖2）。引用流量162m3/s，設(shè)計(jì)水頭36m,裝機(jī)容量51MW。因保留區(qū)內(nèi)原建的南新無壩引水電站,裝機(jī)9.6MW；又在閘后增建一座南新二級(jí)消能電站,裝機(jī)6MW。本梯級(jí)總裝機(jī)容量66.6MW，年總發(fā)電量4.26億kW.h。3、銅鐘電站施工地質(zhì)鑒定與優(yōu)化設(shè)計(jì)成效3.1閘壩基礎(chǔ)防滲墻設(shè)計(jì)優(yōu)化銅鐘電站與其下游的太平驛電站同屬軟基建壩，河床覆蓋層結(jié)構(gòu)亦與太平驛電站類似偏優(yōu),詳見表1。表1太平驛電站、銅鐘電站兩閘基軟層結(jié)構(gòu)比較表腿電站名稱斑地質(zhì)年代礙地層代號(hào)玉地層結(jié)構(gòu)孫厚度蛙透水性能培允許坡降建議禍值欣太平驛電站潔全新統(tǒng)只alQ4魂含巨漂的漂卵爆塊碎石層，局葡部架空匠≤此幅20m科強(qiáng)透水因0.15本晚更新統(tǒng)偽fglQ3駝塊碎石土、砂偵卵石互層，夾赴粗中細(xì)砂薄層慣18m救-45m兵弱透水旗0.3-0.雖35希銅鐘電站該全新統(tǒng)酸alQ4泥含巨塊的漂卵繁（塊）礫（碎演）石層穿≤皆捐22m技中等透水尋0.1-0.竊12錄晚更新統(tǒng)吧fglQ3惱塊（卵）碎（憶礫）石土層，父夾角礫質(zhì)砂透鑒鏡體津20m硬-40m敢微、弱透水奴0.3-0.老4表1可見兩閘基地層結(jié)構(gòu)基本一致。alQ4層開挖時(shí)，有水滲入基坑，深挖在fglQ3層內(nèi)，反而成無水干坑，可見fglQ3層的相對(duì)隔水性能，故太平驛閘基采用了簡(jiǎn)單的水平鋪蓋防滲，效果很好。而銅鐘閘基，由于沒有使用該閘基下部滲流控制層fglQ3的允許坡降建議值0.3~0.4，只使用了該閘基上部非滲流控制層alQ4層的允許坡降值0.12，設(shè)計(jì)的是深達(dá)46m的垂直混凝土防滲墻，顯然二者造價(jià)懸殊。為進(jìn)一步論證使用參數(shù)的合理性，施工期特在基坑滲控層fglQ3中采樣做了兩組大型現(xiàn)場(chǎng)滲流變形試驗(yàn)，試驗(yàn)成果見表2。根椐表2銅鐘電站閘基fglQ3層原狀土現(xiàn)場(chǎng)管涌試驗(yàn)成果表賄土層名稱購特性制滲透系數(shù)織（魚cm/巷s項(xiàng)）迎臨界坡宮降墊Jk尼破壞坡民降慣Jf撓允許坡千降富J似允蘆破壞形式娛塊卵碎礫石土逐滲流控制層遣1.35圓╳閑10-5淋0.875安>5盾0.583肥流土拒角礫質(zhì)砂透鏡競(jìng)體削非滲控層吐2.46交╳凳10-2雞0.475紐1.9損0.32退管涌試驗(yàn)資料，地質(zhì)、設(shè)計(jì)人員研究選用了0.32作為fglQ3層的允許坡降值，進(jìn)行重新計(jì)算。遂將正在緊張施工的防滲墻底板高程1412m~1416m，修改為1425m~1430m，整體提高了13~14m。修改后的防滲墻（詳見圖3）既確保封閉了強(qiáng)透水a(chǎn)lQ4層，且嵌入了相對(duì)隔水層fglQ3層5m—10m。削減了混凝土防滲墻2533m2。（原設(shè)計(jì)防滲墻面積8538m2，修改后為5830m2，減去深部已成墻175m2，合同單價(jià)1107.39元／m2）節(jié)約工程投資280.50萬元。縮短工期至少一個(gè)月，還解決了當(dāng)年安全渡汛的難題。3.2引水隧洞支護(hù)優(yōu)化3.2.1取消臨時(shí)性支護(hù)原設(shè)計(jì)引水隧洞3/4斷面需全噴混凝土臨時(shí)性支護(hù)，其中Ⅳ、Ⅴ類圍巖還要求錨桿加掛網(wǎng)噴混凝土。經(jīng)過上引水隧洞百米洞段地質(zhì)編錄分析認(rèn)為，構(gòu)成本隧洞的結(jié)晶灰?guī)r、千枚巖雖具薄層狀結(jié)構(gòu)，但層間結(jié)合力強(qiáng)，圍巖自穩(wěn)能力較好。故研究決定：取消全面臨時(shí)性支護(hù)，只要求對(duì)洞口風(fēng)化卸荷帶Ⅳ、Ⅴ類圍巖段，進(jìn)行及時(shí)的永久性襯砌。由此減少：巖石洞挖2852m3（合同單價(jià)111.92元／m3），噴混凝土2852m3（合同單價(jià)477元／m3），錨桿2873根（合同單價(jià)71元／根），鋼筋網(wǎng)15t（合同單價(jià)3928.49元／t），共節(jié)約支護(hù)費(fèi)用194.25萬元。晉問廉竭宜永久性襯護(hù)優(yōu)閑化糊上下引水停隧洞開挖后，貪因深部圍巖結(jié)住構(gòu)面不發(fā)育且餓多閉合，又無憲地下水活動(dòng)，齊故復(fù)核鑒定圍五巖等級(jí)普遍提辯高，各類圍巖州實(shí)際長度、比惹例與前期預(yù)測(cè)籠比較如鞋表帽3弱。修正后圍巖跡類別：今Ⅴ數(shù)類減少擾139m念（鋼閱筋梯1.315t稿/m查沖）站,稼洞名闖長度岡圍巖類別沖Ⅱ越Ⅲ士Ⅳ愿Ⅴ懇上洞畢594m轟前期預(yù)測(cè)灑％壩—錯(cuò)—緒m剃0叮——驅(qū)0m救30鉤%干——尊178m欲60爪%傻——伸356m埋10范%術(shù)——杏60m塌開挖實(shí)黑況糊m余0m欄459m咽110m今25m疲下洞宜691m風(fēng)前期預(yù)測(cè)左％囑—喚—亭m限0胖——淹0m犯50衰%圾——捷345m叼35紡%虹——筆242m覆15識(shí)%輛——填104m豪開挖實(shí)活況茶m哥300m冬357m負(fù)34m蝶0m營衫表心3束勾引水隧洞圍巖米類別修正前后免長度、比例比傲較表愚你Ⅳ緩類減少羞454m堅(jiān)(意鋼漿筋拿1.171t蟻/m),另Ⅲ像類增加側(cè)293m答(稈鋼記筋釘0.925t威/m),?、蛑{類增加太300m奴(羨鋼貓筋步0.544t石/m)暮,乞優(yōu)化設(shè)計(jì)后減氣少鋼寸筋雷280.19影t杠（合同單食價(jià)狂3928.4凳9懸元睬／粗t開）著,纏節(jié)省鋼材及其娃制安說費(fèi)廉110.0譯7炒萬滾元莫.怪字序3.3舒球調(diào)壓室支護(hù)優(yōu)露化城偶偽引取取消頂拱臨時(shí)穗性支捎護(hù)浮掩調(diào)壓室長歇70m澆,撥寬綢10m救，高被27m溜。半圓形頂玩拱查1/聽2見斷面開挖喂后治,虹神無掉塊現(xiàn)象，穿圍巖鑒定屬即Ⅲ祥類偏好，故建桿議取消原設(shè)計(jì)購的掛網(wǎng)噴混凝匹土臨時(shí)支護(hù)，灌并削減錨桿深謊度。設(shè)計(jì)采納汗后，減少：洞績挖蠅282m3尊,反噴混凝土童282m3跑,標(biāo)富鋼筋龜網(wǎng)剃5.65t夫,到錨奴桿蹤68皆6狗根長參5m陪改為皮4m淺，（價(jià)欣差昏2雹2廁元在/柏根都）斃,倒共節(jié)約資療金壇20.3煎4鑼萬元。失腦聯(lián)畢蔥削減邊墻錨桿千及噴混凝土悅因布置窄百長調(diào)壓室時(shí)，島已考慮使其軸唱線垂直陡立巖距層走向，邊墻補(bǔ)自穩(wěn)能力較頂翼拱更強(qiáng)，加之始錨桿平行巖層茅層面布設(shè)作用留不大，故地質(zhì)假人員建議取消肯錨桿及噴混凝縮土。經(jīng)業(yè)主、矛監(jiān)理、設(shè)計(jì)三經(jīng)方會(huì)議研究，端采取了削減錨籃桿長度及噴混津凝土厚度的方統(tǒng)案：改噴混凝抬土夠20cm蛋為穴10cm塑,劍減少洞挖憤381.5m剝3棗，噴混凝土黨381.5m粥3??；將原設(shè)計(jì)的牽8m德錨柳桿境58養(yǎng)8前根、茫10m易錨軟桿揚(yáng)68殼6墓根，全修改為嚷4m卻錨桿（差價(jià)：伙8m早錨蝕桿刺8巡8賭元削/幼根；襖10m黑錨鹽桿悟,13喂2傷元示/閱根）共節(jié)約資圣金酒36.7論0臟萬撞元餃.鈴囑尿3.4海真壓力管道臨時(shí)歐性支護(hù)優(yōu)化忽經(jīng)地質(zhì)編萍錄認(rèn)為，壓力席管道除洞口刪Ⅳ貫、幸Ⅴ刃類圍巖段，須勵(lì)噴混凝土、隨嘉機(jī)錨桿外，其滲余采Ⅲ冬類圍巖自穩(wěn)能融力尚佳，無掉臭塊現(xiàn)象，臨時(shí)景性支護(hù)可以取過消。設(shè)計(jì)修改僑后減少：洞挖些293m3眾，噴混凝土獄293m3惱，錨漁桿秩8餅5晶根（合同單仗價(jià)烈7胃1循元逼/喊根），掛復(fù)網(wǎng)主4.44解t苦，節(jié)省費(fèi)悔用純19.6屬0霸萬元。傻勉尋3.5端杏引水系統(tǒng)固結(jié)粒灌漿優(yōu)化休原設(shè)計(jì)對(duì)豆Ⅲ庫、遺Ⅳ尚、嗽Ⅴ罪類圍巖均布置聞了固結(jié)灌漿，潤地質(zhì)鑒定認(rèn)為希：引水系統(tǒng)柳Ⅲ檔類圍巖結(jié)構(gòu)緊跪密，沒有灌漿氏的可能和必要遼。優(yōu)化后減少工固結(jié)灌漿工程裳量：引水隧洞累4722m楚；壓力管道齊798m臨（單燒價(jià)持7拼4繩元碧/懂m焰），節(jié)約投概資爪40.8排4村萬元。束膜察3.6泰助尾水渠防滲（碎沖）墻的取消辨尾水渠基懇礎(chǔ)大部分處在代力學(xué)性能差的居粉土層上，當(dāng)悠初考慮施工困雹難，于臨河側(cè)爬設(shè)計(jì)了一道混舅凝土防滲（沖討）墻，亦屬合暗理。施工后期肚地質(zhì)人員分析繪認(rèn)為：由于廠超房基坑連續(xù)兩翻年抽水，改變堤了原地下水的詞排泄方向，尾熄水渠基坑涌水喚量必將大大減怎小。另河水也歡日趨枯期，采會(huì)取填土、壓石僻等護(hù)坡措施，怒同樣可以防止乏滲流破壞，所醉以生產(chǎn)會(huì)上提棗出了取消尾水周渠防滲（沖）寶墻的建議。會(huì)期議采納后，省阻去了原設(shè)計(jì)的戀混凝土防滲（吐沖）墻禽1708.0蘇6m2循，鋼推筋焰60.73相t鋪，節(jié)約工程造廚價(jià)躲213捉胃萬元，也避免士了當(dāng)時(shí)對(duì)土建落施工工期的干除擾。剃銅鐘電站徐建設(shè)期間，僅親上述六項(xiàng)優(yōu)化內(nèi)設(shè)計(jì)的不完全愈統(tǒng)計(jì)，即為業(yè)陰主節(jié)約了工程頸投資九佰余萬跨元你（砌915.3童0蔑萬元）。由于活業(yè)主、監(jiān)理、音設(shè)計(jì)、施工各媽方人員謹(jǐn)慎務(wù)識(shí)實(shí)，在最終選掠用參數(shù)指標(biāo)時(shí)沫，考慮了適當(dāng)蝕的安全儲(chǔ)備，挖故在歷經(jīng)兩年毫半的施工過程鴨中，從未發(fā)生韻過一起因上述惱修改設(shè)計(jì)而引送起的安全或質(zhì)暫量事故。經(jīng)過漏沖水發(fā)電試遠(yuǎn)杏行檢驗(yàn)，閘壩亡防滲效果良好怕，地下洞室圍月巖穩(wěn)定。4、結(jié)語勇由此可見濱，不僅在電站亭開發(fā)前期的規(guī)捐劃設(shè)計(jì)階段，梢需要反復(fù)進(jìn)行咱勘查論證，方烈案比較和設(shè)計(jì)姑優(yōu)化；進(jìn)入施恰工階段以后，箱同樣有許多現(xiàn)盟場(chǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化工胡作可做。而且助，施工階段的勝設(shè)計(jì)優(yōu)化，可嚷以使設(shè)計(jì)更加季符合客觀實(shí)際虹，對(duì)縮短建設(shè)暫工期、節(jié)約工刑程投資，具有鞠更加現(xiàn)實(shí)的直簽接技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)蝴值。恩隨幫著謀2