青龙水电站引水隧洞工程地质条件及洞线优化

2012-07-16李剑锋江国勇

山西建筑 2012年30期

李剑锋江国勇

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072)

1 工程概况

青龙水电站位于四川省阿坝州九寨沟县境内，是白水江干流九寨沟县河段水电规划“一库七级”开发方案的第7级电站。首部枢纽闸址位于九寨沟县双河乡下游1.2 km的下马崖，地面厂房位于青龙桥上游约50 m的一级阶地上，左岸引水隧洞长约13.7 km，利用落差110 m，装机容量102 MW，隧洞断面形式为马蹄形，开挖底宽6.7 m ～7.75 m，高 8.85 m ～9.9 m。隧洞垂直埋深一般130 m～430 m，最大达560 m，最小埋深约为50 m。隧洞区共设6个施工支洞。

2 隧址区工程地质条件

引水隧洞布置于白水江左岸，隧洞穿越区山体雄厚，地形陡峻，沿线发育5条冲沟，除抹地沟切割深度较大外，木正沟、大坝沟、牧马沟、梨儿沟切割深度较小、纵坡降较大，抹地沟、木正沟、梨儿沟常年流水。

工程区出露地层为二迭系下统黑河组(P1h)浅变质岩系，岩性为一套滨、浅海交互相沉积的碳酸岩和部分碎屑岩，按岩性组成、沉积韵律及岩相的不同，划分为上、下两段。上段(P1h2)岩性为薄层灰岩、中厚层角砾灰岩、中厚层硅质条带灰岩，夹变质砂岩、炭质千枚岩、板岩等;下段(P1h1)岩性以薄层～薄板状灰岩与中厚层(角砾)灰岩、结晶灰岩相间出露，中厚层灰岩局部夹变质砂岩、板岩，以及花岗斑岩岩脉。其中2号施工支洞～3号施工支洞间的调整洞段(P3～P5)地层为下段第三～七亚层

隧址区在构造上位于玉瓦～南坪地块内的陵江～青龙背斜西南翼近背斜轴部，宏观上属单斜构造，地层总体产状为N25°～40°W/SW(NE)∠60°～80°，与河流近平行。

3 施工支洞揭示的工程地质条件

3.1 施工支洞围岩地质条件

1)2号施工支洞原设计长度516 m。开挖至桩号0+447.5 m掌子面岩性为厚层状灰岩，岩体坚硬新鲜完整，部分渗滴水，为Ⅲ级围岩。

2)3号施工支洞设计长度486.3 m。开挖揭示0+264 m～0+486.3 m段为中厚～厚层状灰岩，其中0+264 m ～0+374 m段围岩裂隙发育，岩体较破碎，呈块裂结构，渗滴水，为Ⅳ级围岩;0+374 m～0+486.3 m岩体新鲜坚硬，较完整，局部渗滴水，为Ⅲ类围岩。开挖至0+486.3 m处，岩性为薄层～薄板状灰岩夹少量板岩、千枚岩，层面裂隙发育，层间结合力差，为Ⅳ级～Ⅴ级围岩。

3.2 洞线设计原则及原设计洞线隧洞围岩条件

隧址区地层岩性复杂，各层位岩石力学性质差异较大。其中中厚层状角砾灰岩、中厚层状硅质条带灰岩、中厚层状结晶灰岩的围岩稳定性较好，除少量破碎岩体属Ⅳ级围岩外，一般属Ⅲ级围岩。而薄层～薄板状灰岩、板岩、千枚岩因层间结合力差，尤其是岩层陡倾与洞壁小角度相交时，围岩稳定性差，围岩类别为Ⅳ级～Ⅴ级。因此，引水隧洞洞线的设计原则上位于围岩级别较高的中厚层状角砾灰岩、硅质条带灰岩及结晶灰岩等层位中，主洞与支洞交汇段应力较集中，应尽量选择围岩较稳定的中厚层状灰岩中。

但因隧洞埋深较大，隧址区变质岩岩性组合复杂，岩层产状变化大，且斜坡浅表部岩层倾倒变形强烈，受勘察工作量等的限制，设计阶段对地层层位的确定存在较大的不确定性。根据上述支洞揭示地质条件，修正完善了引水隧洞1 245 m平切面工程地质图(见图1)。

1)若2号施工支洞按原设计方案开挖，在主支交汇段地层岩性将由中厚层状灰岩渐变为薄层～薄板状灰岩夹板岩、千枚岩，且受木正沟沟水影响，从0+350 m地下水逐渐增大，位于木正沟越近地下水将越丰富，不利于围岩的稳定;支洞桩号0+447.5 m处为厚层状灰岩，岩体新鲜坚硬，较完整，部分渗滴水，为Ⅲ级围岩，该处垂直埋深大于300 m，基本满足主支交汇处围岩条件。

2)若按原设计方案，隧洞P4～P5段(段长2 150 m)在薄层～薄板状灰岩夹少量板岩、千枚岩中穿行，且洞向与岩层走向近于平行，围岩以Ⅳ级～Ⅴ级为主。