出線豎井方案比選專題報告

出線豎井方案比選專題報告#2)考慮到豎井的規(guī)模巨大，地質(zhì)條件復(fù)雜，對于水電工程來說，尚未有規(guī)模2工程地質(zhì)條件2.1地震與構(gòu)造穩(wěn)定性溪洛渡壩址區(qū)位于蓮峰斷裂、峨邊─金陽斷裂和馬邊─鹽津隱伏斷裂三條斷裂所圍限的雷波─永善三角形塊體之中南部。塊體南北長80km，東西寬40km，溪洛渡壩區(qū)的地震危險性主要來自塊體東側(cè)馬邊地震帶的波及影響。據(jù)國家地震局對溪洛渡水電站進行的地震危險性分析成果，壩址區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度，相應(yīng)的基巖水平峰值加速度為0.18g，垂直加速度取水平向的0.65倍。出2.2左岸出線豎井的工程地質(zhì)條件2.2.1左岸出線豎井場地的基本地質(zhì)條件及穩(wěn)定性左岸出線場布置在象鼻子溝上游側(cè)的堆積體斜坡上，前緣地面高程大致在865～880m高程，地形坡度為5°~10°。出線場軸線與地下廠房軸線斜交，方古滑坡堆積體(delQ)：主要由三疊系紫紅色砂頁巖和石灰?guī)r塊碎石組成，下主滑面主要沿宣威組底部鐵鋁質(zhì)粘土巖、粉細砂巖發(fā)育，鉆孔揭示主滑帶厚泥組成，顆粒成分以砂粒為主(74.8％)，天然含水量8.3～8.5％?；鎯A向山內(nèi)(3°~5°)和下游(4°~7°)，總體產(chǎn)狀N20區(qū)內(nèi)堆積體頂面平緩，前緣斜坡總體坡度30°~38°;現(xiàn)殘存的底滑面長550～900m，以2°~6°緩傾山內(nèi)；滑體內(nèi)地下水位較低，滑帶物質(zhì)結(jié)合，后緣地表無變形及錯落臺坎等。該段堆積體整體是穩(wěn)定的。場地外側(cè)865～840m高程邊坡較緩，840m高程以下邊坡已按1：1.25坡比進行了削坡及支護處理，2.1.2左岸出線豎井巖土體物理力學(xué)參數(shù)表1冰川、冰水堆積體物理力學(xué)試驗成果表表2左岸出線豎井土體室內(nèi)力學(xué)性試驗成果試制樣控制條件壓縮試驗(0.1~0.2MPa)直剪試驗(天然快剪)殘剪試驗驗干密度含水率壓縮系數(shù)壓縮模量凝聚力摩擦角凝聚力摩擦角dωaVESCφC’3%MPa-1MPaMPaMPa0.1819.090.0290.02322.30.2217.810.0210.0100.3454.980.0170.0140.1997.910.0220.017體2.50.1350.03527.50.022體2.30.07020.00.03030.00.017表3左岸出線豎井巖土體物理力學(xué)參數(shù)建議值表0(g/cm3)Eo(MPa)f’’(MPa)0.5～1.00.55～0.600.35～100.52.2.3左岸出線豎井的工程地質(zhì)條件與評價豎井直徑為8.6m，豎井深度463.5m，底高程376.5m，在高程614m處設(shè)置了一表41＃、2＃出線豎井上段地層簡表地層代號1＃豎井2＃豎井厚度／深度高程(m)厚度／深度高程(m)洪積體（plQ3）24/2484133/33832冰川、冰水堆積體(fglQ+glQ)55/7978642/75790古滑坡堆積體體（delQ21）36/11575051/126739P2x砂頁巖9/1247417/13373214層玄武巖26/15071525/15870613層頂部紫紅色凝灰?guī)r6/1567097/16570013層玄武巖43/19966642/20765812層玄武巖52/25161444/2516141＃、2＃出線豎井上段地層基本一樣，遇到的工洪積堆積體（plQ3）：厚度24～33m，主要由含碎礫石低液限粘土組成，結(jié)中分布段易產(chǎn)生井壁垮塌，應(yīng)有較強的工程處）：以2～6cm為主，部分為鈣質(zhì)接觸式膠結(jié)，結(jié)構(gòu)稍密～中密。物性指標ρ=2.06g/cm3，天然含水率w=5.952m古滑坡堆積體（delQ21）：厚度36～51m，由三疊系紫紅色砂頁巖和石灰?guī)r濕密度ρ=1.94g/cm3，天然含水率w=2.45mm顆粒含量1024.72%,土體天然快剪摩擦角27～30°。該層成層性較好，地層層面傾角10m，雨季地下水較豐富。需鉆爆開挖，遇塊石架空或結(jié)合差的部位，易出現(xiàn)塊二疊系宣威組（P2x）：厚度7~9m，巖性褐黃色粉砂巖、鋁土質(zhì)粘土巖，巖色凝灰?guī)r，厚度6~7m，巖性軟弱，為Ⅴ類圍巖，開挖后遇水軟化易發(fā)生塑性變硬，較完整，結(jié)構(gòu)面主要為層間、層內(nèi)錯動帶，2.3右岸出線豎井的工程地質(zhì)條件2.3.1右岸出線豎井場地的基本地質(zhì)條件及穩(wěn)定性二坪開挖平臺高程870m，呈長條狀順江展布，鉆孔揭示堆積體厚60～70m，2.3.2右岸出線豎井巖土體物理力學(xué)參數(shù)表5右岸出線豎井巖土體物理力學(xué)參數(shù)建議值表類型0(g/cm3)f’’(MPa)2.350.5～0.60.5～1.00.55～0.600.32.85～102.52.3.3右岸出線豎井的工程地質(zhì)條件與評價徑為8.6m，豎井深度463.5m，底高程376.5m，在高程607m處設(shè)置了一個水平表63＃、4＃出線豎井上段地層簡表地層代號4＃豎井3＃豎井厚度／深度高程(m)厚度／深度高程(m)冰川、冰水堆積體(fglQ+glQ)56/5681459/59古滑坡堆積體體（delQ）6/628086/65805P2x砂頁巖7/698017/7279814層玄武巖22/9177922/9477613層頂部紫紅色凝灰?guī)r5/967736/10077013層玄武巖41/13773341/14172912層玄武巖91/22864290/23163911層玄武巖63162810層玄武巖14/25361714/2566149層玄武巖10/2636077/2636073＃、4＃出線豎井上段地層基本一樣，遇到的工程地質(zhì)問題相同，現(xiàn)由上至）：率w=5.952mm顆粒含量700.075mm粉粘粒含量11土體天然快剪摩擦角30～33°。該層部分具架空結(jié)構(gòu)，可灌性好，有少量位約距基巖5m左右。需鉆爆開挖，遇架空結(jié)構(gòu)、大孤石或砂層時，易出現(xiàn)跨塌古滑坡堆積體（delQ）：殘留厚度0～6m，由二疊系宣威組砂頁巖組成，巖石較軟，破碎，可灌性較好。土體天然快剪摩擦角27.5～30°。二疊系宣威組（P2x）：厚度約7m，巖性褐黃色粉砂巖、鋁土質(zhì)粘土巖，巖3左右岸出線豎井總體布置3.1總體設(shè)計方案及邊界條件在溪洛渡水電站可研設(shè)計完成后，根據(jù)電力系統(tǒng)對電站要求的變化（由可研氣體（SF6）絕緣金屬封閉輸電線路（簡稱GIL），單回GIL最大輸送容量達到2)根據(jù)目前的接入系統(tǒng)條件，左岸電廠#1和#2引出線洞及右3)根據(jù)樞紐布置的需要和目前的設(shè)計成果，選擇左岸電廠地面出線場的高4)由于豎井的上下端需要分別根據(jù)地面出線場選址和主變洞定位。豎井上5)本電站引出線洞豎井內(nèi)建筑布置方案應(yīng)以機電專業(yè)的設(shè)備布置方案為依《水利水電工程設(shè)計防火規(guī)范》SDJ278-90、《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(guī)范》此對其提升高度和提升重量要求均較高。由于目前世界上一次性提升高度超過6)根據(jù)全廠通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計，引出線洞需要承擔(dān)部分正常排風(fēng)的功能。此外度為9300m，計算出的右岸出線豎井發(fā)熱量為75.5萬(kcal/h)，左岸出線豎井3.2出線豎井總體布置方案考慮到出線豎井內(nèi)部功能要求，豎井在各高程的通道布置以及諸如通風(fēng)、消左、右岸主變壓器洞（500kV開關(guān)站）各通過兩條500kV引出線洞與地面輸?shù)馈㈦娎|廊道和上壩交通洞，上垂直段電梯可達上壩電站500kV配電裝置選用氣體絕緣全封閉組合電器（G上平段均與對應(yīng)過壩交通洞連接。連接地下廠房10kV廠用電系統(tǒng)和壩區(qū)10kV左岸引出線洞上段豎井的下端出口以及下段豎井的上端出口在614.00m高1)上段豎井的下端應(yīng)考慮各制造廠的設(shè)備條件，滿足因各2)下段豎井的上端應(yīng)考慮設(shè)備的吊裝要求。應(yīng)滿足具有一定包裝長度的設(shè)3)在上平段的豎井開口布置處電梯、樓梯及人員進出通道的安排，應(yīng)與豎4)由于豎井內(nèi)需要進行加壓送風(fēng)，因此正常排風(fēng)通道的設(shè)置以及加壓送風(fēng)根據(jù)溪洛渡水電站地下廠房結(jié)構(gòu)特點，全廠通風(fēng)系統(tǒng)進風(fēng)豎井作為主廠房的進風(fēng)通道，進廠交通洞作為主變洞及出線豎井的進風(fēng)通風(fēng)兼主廠房事故排風(fēng)通道；主變洞專用排風(fēng)豎井，主要承擔(dān)母線洞、電纜道、GIS層及主變旁的電氣房間排風(fēng)及兼作主變搬運道事故排煙通道；2個出線豎井為自然進風(fēng)、機械排風(fēng)的通風(fēng)方式。2個出線豎井總風(fēng)量為41.223.3左、右岸出線豎井及出線場施工現(xiàn)狀4出線豎井井內(nèi)布置根據(jù)我院此前收集的資料以及三峽總公司組織技術(shù)交流會上收集到的信息，豎井的布置主要應(yīng)考慮AZZ、ABB和SIEMENS等三家制造廠的產(chǎn)品特點。4.1兩回出線豎井（#1～#3豎井）布置4.1.1井內(nèi)布置井內(nèi)功能分區(qū)主要分為管道（GIL）井、電梯井、4.1.2氣流組織、SF6氣體排放及加壓送風(fēng)高程，高度237.50m；上段電梯運行高度從614.00高程至865.00高程，高度4.1.4初步荷載要求為251m，單根管道垂直部分總重量約為18單根管道垂直部分總重量約為18.5t，豎井內(nèi)管道母線的總重量為6×18.5=下豎井內(nèi)所有GIL的重量全部施加在豎井上端的井壁上；4.1.5對豎井的其它要求為保證高壓電氣設(shè)備的正常運行，管道井和4.2三回出線豎井（#4豎井）布置全廠僅#4豎井內(nèi)布置了三回GIL，參見附圖。4.2.1井內(nèi)布置井內(nèi)功能分區(qū)主要分為管道（GIL）井、電梯井、4.2.2氣流組織、SF6氣體排放及加壓送風(fēng)4.2.4初步荷載要求單根管道垂直部分總重量約為18.5t，豎井內(nèi)管道母線的總重量為9×18.5=4.2.5對豎井的其它要求同#1～#3豎井。4.3平洞布置、交通及運輸4.3.1#1～#3出線洞平洞布置段豎井的加壓送風(fēng)機房。加壓送風(fēng)管道暫定布置在4.3.2對平洞的其它要求5襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1基巖襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1.1支護設(shè)計支護設(shè)計以充分發(fā)揮圍巖本身的自承能力為原④實行動態(tài)支護設(shè)計，根據(jù)開挖揭示的地質(zhì)情況，對），5.1.2襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1.3排水、防潮及細部構(gòu)造設(shè)計5.1.4工程量左右岸出線豎井基巖段的開挖支護工程量見下表:單位平硐2＃左平硐豎井2#左豎井左岸總量洞挖量m372137855148321363343533C25噴混凝土量m3236257774711C25襯砌量m3361724179735襯砌鋼筋量t289779掛網(wǎng)鋼筋量t67錨桿φ28，L=6m@1.5*1.5根6567154271錨桿φ25，L=4.5m@1.5*1.5,外露50cm根3283577566942135預(yù)應(yīng)力錨桿φ32，L=9m@1.5*1.5根@1.5*1.5,外露50cm根排水孔φ48：L=4m@3m*3mm647707224220575653間、排距3.0mm343934396879橡膠止水m253253755回填灌漿m2935C25鋼纖維噴混凝土厚m3360326687單位3＃右平硐4＃右平硐3＃右豎井4#右豎井右岸總量洞挖量m36172641215942214050547C25噴混凝土量m32022504C25襯砌量m35266539912338襯砌鋼筋量t421432987掛網(wǎng)鋼筋量t5145錨桿φ28，L=6m@1.5*1.5根561220922655093錨桿φ25，L=4.5m@1.5*1.5,外露50cm根2812547預(yù)應(yīng)力錨桿φ32，L=9m@1.5*1.5根@1.5*1.5,外露50cm根排水孔φ48：L=4m@3m*3mm550328833727247間、排距3.0mm5007513410141橡膠止水m361361822回填灌漿m280083883C25鋼纖維噴混凝土厚m36346185.2左岸覆蓋層襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計類型)f975.2.1一襯結(jié)構(gòu)設(shè)計①考慮圓筒與底板用伸縮縫脫開，不考慮底①側(cè)向土壓力A1③外水壓力A3④地震力A4①基本組合：A1+A3施工A1+A2+A3地震A1+A3+A4（4）圓形豎井井壁厚度計算:a：井筒的穩(wěn)定計算包括兩部分：施工期井筒的b:施工期井筒的穩(wěn)定計算只考慮井筒襯砌與覆蓋層間的井筒穩(wěn)定不滿足設(shè)計要求，故需在井筒上設(shè)c：初擬每隔20m沿井筒四周澆筑混凝土壁座。故本工程中采用雙錐形壁座.②壁座計算:），）；5.3.2二襯結(jié)構(gòu)設(shè)計0.4m。經(jīng)抗滑穩(wěn)定驗算及局部受壓驗算5.3右岸覆蓋層襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計#豎井覆蓋層段長約65m，覆蓋層從上至下分別為冰川、冰水堆積體(fglQ+glQ)；，ρ量量f’0.4~0.45~0.5~0.50~6677①考慮圓筒與底板用伸縮縫脫開，不考慮底①側(cè)向土壓力A1③外水壓力A3④地震力A4①基本組合：A1+A3施工A1+A2+A3地震A1+A3+A4（4）圓形豎井井壁厚度計算:a：井筒的穩(wěn)定計算包含兩個部分：施工期井筒b:施工期井筒的穩(wěn)定計算只考慮井筒襯砌與覆蓋層間的c：初擬每隔20m沿井筒四周澆筑混凝土壁座。故本工程中采用雙錐形壁座.②壁座計算:）；0.4m。經(jīng)抗滑穩(wěn)定驗算及局部受壓驗算5.4覆蓋層襯砌整體結(jié)構(gòu)處理5.4.1整體連接設(shè)計②左岸洪積體（plQ3）段可灌性差，覆蓋層承載力及③冰川、冰水堆積體和古滑坡堆積體段可灌性好，擬彎曲內(nèi)凸。因此，覆蓋層段采用壁后注漿，注漿5.4.2防滲、防潮及排水設(shè)計段施工期和運行期的井壁穩(wěn)定，基本能夠解決土建先期項目2#井（邊挖邊襯）方案2（地連墻）方案3（沉井）方案4（凍結(jié)法）（邊挖邊襯）方案2（地連墻）方案3（沉井）方案4（凍結(jié)法）土方明挖(m3)土方洞挖(m3)1634917014163491634917490181541749017490混凝土預(yù)制樁（L=20m）6060606060606060一襯混凝土C60(m3)394727233947422229984222二襯混凝土C60(m3)一襯鋼筋(t)335218335359240359二襯鋼筋(t)止水(m)32893289328932893519351935193519接縫灌漿(m2)45934593459345934914491449144914地連墻混凝土(m3)31123112地連墻鋼筋(t)389389沉井混凝土(m3)沉井鋼筋(t)9898項目單位3#井（覆蓋層段）4#井（覆蓋層段）方案1（邊挖邊襯）方案2（地連墻）方案1（邊挖邊襯）方案2（地連墻）土方明挖m3土方井挖m39547105511067011759襯砌混凝土（C60)m33647432138304537鋼筋t270477283500接觸灌漿m26258292665293069止水m22802218238123026施工方案探討6.1國內(nèi)施工方案概述地連墻施工的主要限制條件是若地層中大孤石含量較多，則給造孔帶來較大困差的地層進一步惡化。國內(nèi)工程實例有銅街子電站沉井最大尺寸達25m×10m，6.2左岸出線豎井覆蓋層施工方案分析6.2.1左岸出線豎井工程特點混凝土及兩層鋼筋混凝土襯砌聯(lián)合支護，噴鋼纖維混凝土厚度0.1m，一次襯砌第二層為冰川、冰水堆積物（fgl+glQ21厚度42～55m，成分比較單一，主要2～6cm為主，部分為鈣質(zhì)接觸式膠結(jié)，結(jié)構(gòu)稍密～中密。該層具架空結(jié)構(gòu)，可差，易出現(xiàn)跨塌現(xiàn)象，自穩(wěn)時間短；第三層為洪積物（plQ3厚度24～33m，可對周邊土體產(chǎn)生不利影響。1＃、2＃出表6-11＃、2＃出線豎井上段覆蓋層地層簡表地層代號1＃豎井2＃豎井深度（m）高程(m)深度（m）高程(m)洪積體（plQ3）2484133832冰川、冰水堆積體(fglQ+glQ)7978675790古滑坡堆積體體（delQ21）7507396.2.2施工方案比選表6-2左岸覆蓋層不同施工方案實適用性簡表△√√△××6.2.3全長預(yù)灌方案深孔預(yù)固結(jié)灌漿，再從上至下分層開挖形成井筒，井筒上部5m圖6-1深孔預(yù)固結(jié)灌漿孔位布置圖轉(zhuǎn)鉆機鉆進，灌漿采用TBW200/20灌漿泵進行施工。由于覆蓋層上部24~33m洪積物地層可灌性差，漿液可能難以灌進，但本一期混凝土澆筑與開挖平行作業(yè)，每開挖兩層即澆筑混凝土，全部開挖及1個月。井筒開挖及一襯混凝土綜合進尺按20m/月考慮，則開挖及一襯工期須6.2.4地下連續(xù)墻加預(yù)灌方案施工，上部80m采用地連墻施工，地連墻從上至下依次穿越洪積物、冰川冰水46m（2#預(yù)固灌完成后在固結(jié)圈及地連墻保護下進行井筒開挖，預(yù)固段開挖地連墻外徑12.8m，井圈沿環(huán)向布置兩圈灌漿孔，第一圈距地連墻外邊線地連墻段直接將地連墻作為水工一襯結(jié)構(gòu)，設(shè)計厚度1.0m，地連墻軸線半圖6-2地連墻槽段布置圖地連墻造孔主要采用CZF-1200和CZF-1500型沖擊反循環(huán)鉆機，地質(zhì)條件混凝土澆筑采用泥漿下直升導(dǎo)管澆筑，導(dǎo)管開澆順序為自低處至高處。導(dǎo)地連墻段井筒分層全斷面開挖，層高1.5m，開挖采用挖掘機挖土，出渣采挖及一襯混凝土澆筑完成后再從下至上澆筑二期混凝土?；炷辆捎没Ｊ?個月。井筒開挖及一襯混凝土綜合進尺按20m/月考慮，則開挖及一襯工期須6.2.5沉井加預(yù)灌方案上部40m采用沉井法施工，沉井從上至下依次穿越洪積物及薄層冰川冰水堆積在井口平臺上對井圈外圍實施深孔預(yù)固結(jié)灌漿鉆孔，開鉆高程865m，孔底高程布置30個灌漿孔。上部不灌漿部位采用跟管法鉆進，下部超前預(yù)沉井法施工段施工平臺高程865m，下沉底高程825m，沉井總高度40m。單挖及一襯混凝土澆筑完成后再從下至上澆筑二期混凝土?；炷辆捎没Ｊ?.2.6凍結(jié)法施工結(jié)加固，再從上至下開挖導(dǎo)井，完成后再分層擴挖形成井筒，開挖平行作業(yè)，開挖及一襯混凝土澆筑完成后再凍結(jié)孔穿越整個覆蓋層直達基巖底板，施工平臺高程865m，主孔鉆至玄武凍結(jié)孔井心W1井壁圖6-3凍結(jié)孔位布置圖牙輪鉆頭和金剛石取芯鉆頭，對于漏漿嚴重的地層先用粘土粒和水泥漿充填加鋼無縫鋼管，凍結(jié)管接頭采用內(nèi)襯管對焊焊接。設(shè)置一個凍結(jié)站，裝備4臺LG120CAB280氨螺桿壓縮機組，其中1臺備用。在低溫工況下（冷卻水溫度28一期混凝土澆筑與開挖平行作業(yè)，每開挖兩層即澆筑混凝土，全部開挖及根據(jù)凍結(jié)孔布置及工程量計算，凍結(jié)造孔須按20m/月考慮，則須6.5個月，二襯混凝土澆筑時間2個月。綜上考慮，豎井表6-3左岸覆蓋層不同施工方案工程量表項目2#井全長預(yù)灌地連墻加預(yù)灌沉井加預(yù)灌全長凍結(jié)全長預(yù)灌地連墻加預(yù)灌沉井加預(yù)灌全長凍結(jié)621062106210680468046804固結(jié)灌漿（m）62104050680424844644448292491335鋼纖維（kg）2026122181錨桿Φ25L=3m6062182796小導(dǎo)管注漿（m）4600300050403440小導(dǎo)管（kg）836725475457916833476257地連墻造孔（m）63356335地連墻砼澆筑（m）沉井砼澆筑（m3）503503凍結(jié)鉆孔（m）44644788凍結(jié)（m）446447886.2.7左岸出線豎井推薦施工方案6.3右岸出線豎井覆蓋層施工方案6.3.1右岸出線豎井工程特點用3＃、4＃出線豎井連接，出線井#凈斷面為直徑Φ10的圓形斷面，豎井深度進行研究。覆蓋層段永久襯砌為兩層鋼筋混凝土襯砌，一次襯砌厚度0.5m，二（fgl+glQ21厚度50～60m，成分比較單一，主要由玄武巖塊碎石夾角礫砂層組成，粒徑差別較大，內(nèi)夾少量孤塊石，碎石粒徑以2～6cm為主部分為鈣質(zhì)接表6-43＃、4＃出線豎井上段