土石方开挖与支护施工方案

1工程简介

广东粤电宏发水电站位于广东省英德市境内，装机容量50MW，是一座利用长湖水库弃

水进行发电的水电站工程。长湖水库是一座以发电为主、兼顾灌溉、航运的综合利用水电枢纽工程，主要由大坝、左岸输水隧洞、地下厂房、地面开关站及永久公路等组成，工程规模为U等大（2）型。新建宏发水电站布置在大坝右岸下游，为单机单变的独立系统。电站由长湖水库（已有）、新建引水系统、厂房系统及永久路桥等组成。

弓冰系统由电站进水口、弓冰隧洞、调压井、压力管道组成，弓冰系统中心线总长

529.621m,其中无压段长3.032m （进水口拦污栅前），有压段长526.589m。有压段以调压室闸门槽中心线（桩号0+437.182）为界，前为压力引水道，后为压力管道。压力引水道中心线长455.721m （其中引水隧洞长439.833m,进水口有压段长15.887m），压力管道中心线长70.869m。引水隧洞内径7.5m,采用钢筋混凝土衬砌。调压井为阻抗式开敞圆筒型钢筋混凝土结构，内设快速事故闸门，闸门门槽兼做阻抗孔。调压井底下对应洞段为

7.5m X 7.5m矩形断面（桩号0+431.882〜0+443.342），前后各接14m长的方圆渐变段，均采用钢筋混凝土衬砌。调压井后渐变段末端至厂房上游侧的管段为钢衬段（桩号

0+457.342〜0+509.855），管道内径7.5m,长36.514m,在厂前通过16m长渐变段将7.5m 内径的圆断面渐变为12.4m X9.1 m （宽X高）的蜗壳进口断面。

厂房系统由地面主厂房、副厂房以及地面升压站组成。厂房采用岸边式地面厂房的型式，布置于大坝下游右岸约400m处。厂房纵轴走向为NE675911 ,与引水压力管道轴线垂直，平面尺寸（长X宽）为38.5 m X 23.0m。升压站由主变压器场、出线架场和GIS开关组成，其中变压器场与出线架场布置在厂房上游靠山侧，占地面积为497.7m2,场地高程45.0m。GIS开关室布置于大坝下游左岸长湖1#、2#机开关站旁边，平面尺寸为12.6 m X

12.0m，场地高程52.5m。

由于厂区开挖会破坏原有灌溉渠，为保证下游灌溉，采用隧洞+箱涵+U型槽的形式连接上下游渠道，总长为96.04m。隧洞为圆拱直墙断面，净高3.4m、净宽2.2m，圆拱中心角为180°,长54.74m。箱涵为2.5m X2.5m的方形断面，长21.30m。U型槽断面尺寸为2.5m X2.5m,长19.99m。整个灌溉渠改造均采用钢筋混凝土结构。

本工程为U等大（2）型工程，其主要建筑物如引水系统建筑物、厂房系统建筑物为 2 级，次要建筑物如灌溉引水涵洞、排洪涵为3级，临时建筑物为4级。工程于2011年3 月

30日开工，总工期为18个月。

2工程地质

2.1区域地质概况

工程区位于英德市东面雪山嶂~三姐妹山的中南部，属粤北中低山丘陵区，地势自北东向南西倾斜，山脉多为北东一南西向展布，山体较雄厚，植被茂盛。在区域东、西两侧分布南北向溶蚀盆地，北江干流从区内西侧由北向南通过，工程所在的滃江由北东向南西贯穿区内，在英德市区汇入北江。

本区出露地层有；下古生界（P zi）青灰色砂岩及灰色页岩；泥盆系下中统桂头群（D-2gt）灰白色、灰红色砂岩、石英砂岩、千枚状砂岩、砂质千枚岩及页岩；石炭系下统大塘阶（Ci ds）含燧石结核的生物石灰岩、隐晶质灰岩、泥质岩、细粒石英砂岩夹劣质煤层；下第三系丹霞群

（E dn）砾岩及粉砂岩；第四系（Q）坡积、坡洪积、冲洪积层砂质粘土、粉质粘土、细砂及砾石。

地质构造：区内主要发育2条北东向的南山断层及神前断层和北西向的吴坑顶断层，断层带宽约10m~30m挤压破碎，延伸较短。

区域内未见大的地震迹象发生，工程区位于区域稳定区。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001比例1:400万），本场区50年超越概率10%地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应地震基本烈度为6度。

2引水隧洞工程地质评价

经工程地质勘察，对引水隧洞作如下工程地质评价：

（1）进水口段：嗽叭口直接接冲沟，基础为弱风夹强风化岩，覆盖层较薄，约2m左右，为淤泥，建议挖除。闸门井为岸边塔式，地面高程67m~76m山坡坡度45° ~50°,

较陡，从上向下为1m左右坡积层，3m左右全风化和1m左右强风化，以下为弱风化岩夹强风化，基础为弱风化岩，工程地质条件较好。洞脸边坡为顺向坡，地层为中缓倾角，小于山坡坡度，加之该段断层裂隙发育，岩体破碎，稳定性差，应加强边坡支护处理措施。弱风化岩进洞，进洞点上覆弱风化岩厚约20m弱风化带夹有较多全-强风化夹层，风化不均，陡倾角裂隙极发育，岩石支离破碎，洞口发育f69、f72两条断层，宽0.1m~1m强风化状，

胶结较差，倾向反坡向，对洞脸边坡稳定影响不大，对隧洞围岩稳定有一定影响，需加强支护，进洞口段0m~25n为V类围岩，25m~39i W类围岩，地下水位高程54.82 m，设计进洞底板高程约39.5m,洞径7.5m,需全断面钢支撑进洞，成洞条件稍差。

（2）洞身段:

隧洞（桩号0+039.00m~0+509.855n）：埋深12m~71n左右，桩号0+039.00m~0+484.00m 隧洞围岩为弱风化状，上覆弱风化岩厚度0m~40m岩体破碎，夹有全-强风化夹层，岩石

透水率较低，为围岩；桩号0+484m~0+509.855m隧洞围岩为强风化状，上覆强风化岩厚度

11m~17m透水性较强，为W ~V类围岩。通过隧洞线的断裂有f62、f63和f74三条，f62规模较大，宽0.5m~3.0m,全-强风化状，胶结差，与洞线夹角80°,对围岩稳定有影响，需做好围岩支护工作；f63、f74规模小，宽0.1m~0.5m,与洞线夹角45° ~75°，对围岩稳定影响小，断层带、风化夹层及过沟段为W ~V类。

调压井所处位置地面高程75 m~115m山坡坡度45° ~50°，较陡，从上向下为4m左右坡积层，4.7m左右全风化带和25.3m左右强风化带，以下为弱风化带，强风化带夹有较多全风化及弱风化岩，陡倾角裂隙发育，岩石破碎，工程地质条件较差。洞脸边坡为顺向坡，地层为中缓倾角，小于山坡坡度，该段多为风化土边坡，稳定性差，应加强边坡支护处理措施。调压井围岩分类从上向下为：0m~17mf类围岩；17m~54.16n W类围岩。

（3）洞线布置离现有大坝右坝头截水墙位置最近距离约15m截水墙底部高程约24m

低于隧洞底板高程41.5m，由于大坝右岸山体单薄，三面临空，裂隙极发育，岩体破碎，引水隧洞的爆破开挖，对大坝原有防渗效果可能会产生一定不利影响，需做好防渗处理。

2.3厂房区工程地质评价

宏发水电站采用引水式岸坡厂房，厂址位于大坝下游约340m厂址地形相对较开阔平坦，右侧冲沟有一定水量，需做好排水措施。厂房后边坡地形较陡，覆盖层薄，局部基岩裸露，边坡高度大于90m 山坡坡度30° ~50°,节理裂隙发育，断层走向与厂房轴线（边坡走向）夹角约50°,岩层走向与厂房轴线（边坡走向）夹角约25°，裂隙、断层、层

理互相切割，岩体被切割成块体，有少量不稳定岩块，厂基开挖对边坡稳定有一定影响。所以施工中应注意做好边坡支护和清除不稳定体的工作，建议对厂后高陡边坡进行喷锚加固处理。

厂址上覆坡积层较薄且分布范围小，地面多为弱-强风化千枚状砂岩及千枚岩，岩质较坚硬，完整性一般，承载力较高，断层规模较小，胶结较好，作一般处理即可，厂房工程地质条件较好。

3施工总体布置

根据各隧洞的长度、地质条件、工期等因素，施工中必须遵循“弱爆破、短进尺、少扰动、强支护、稳扎稳打”的指导思想。灌溉洞和引水洞根据实际围岩状况采用全断面或环形开挖预留核心土法开挖。隧洞口段围岩堆积体较破碎，埋深较浅地质条件较差，按设计该段拱顶部分采用