云南禄丰抽水蓄能电站勘探平洞快速开挖施工技术

云南禄丰抽水蓄能电站勘探平洞快速开挖施工技术

吴 冲

（中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明  650051）

摘要：本文依托云南禄丰抽水蓄能电站勘探平洞施工，围绕小断面洞室快速开挖技术进行研究，针对洞口覆盖层破蹦积层，采用洞口下卧快速进洞，针对洞身段优化设计断面，极大提高了机械施工效率，进一步加快施工进度，节约工期约2.5个月。为后续地质钻孔、地质资料收集争取时间，同时满足“三大专题”审查要求。取得了较好的成果，为今后类似抽水蓄能工程勘探平洞施工提供参考与借鉴价值。

【关键词】 抽水蓄能   勘探平洞   快速开挖

1 工程概况

禄丰抽水蓄能电站于2022年8月开展可研阶段勘察工作。为了查明地下厂房区地层岩性，了解地下厂房区地质构造，评价其对围岩稳定的影响以及地下厂房区的水文地质条件。在布置1条勘探平洞至厂房顶部，全长1384m，其中主洞长1084m，支洞长300m。为尽快完成勘探平洞施工工作，为后续地质钻孔、地质资料收集争取时间，同时满足《枢纽布置格局比选专题》、《施工总布置专题》、《正常蓄水位选择专题》三个专题审查要求，计划2023年4月勘探平洞开挖完成60%，2023年6月开挖支护完成。

图1 禄丰抽水蓄能电站勘探平洞平面布置图

2 基本地质特征

勘探平洞洞口于大地村北侧 151m 山坡坡脚,距离大坝最近直线距离约 450m。进口底板高程1971m。洞口所处山坡地形自然坡度在15°~20°之间，靠近河流部位山坡地形坡度在40°左右，地形较完整。工程区地表第四系广泛覆盖第四系坡崩积层碎石土混块石孤石，第四系覆盖层厚度在18m左右，下伏基岩为白垩系上统赵家店组第3层(Kz1-)，岩性为中厚层状粉砂岩、砂岩夹泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。岩层产状为N11°W，NEZ12°，岩层缓倾坡外，为顺向坡。山坡部位强风化带底界深度在 20m~25m 之间，弱风化带底界埋深在 90m~110m之间。地下水位埋深大，勘探平洞所处山坡位于地下水位线以上。地表坡面多为耕地，并分布有数条灌渠，一年四季有水流淌，自然山坡稳定性较好。

图2 勘探平洞轴线工程地质剖面图

2 洞口段下卧快速进洞

平洞洞口地层为第四系坡崩积层碎块石、孤石夹粉质粘土，从上至下以下特点:第1层地表埋深 3m 范围内以粉质粘土夹碎石、块石；第2层碎块石土混块石、孤石；第3层为块石、孤石夹粉质粘土。洞口地形较为平缓，有利于坡崩积层堆积。

图3 勘探平洞洞口地质条件         图4  平洞桩号0+035揭露坡崩积层

勘探平洞与2022年10月19日开始隧洞掘进（钻爆法），至2022年11月30日隧洞掘进35m,揭露围岩为白垩系上统赵家店组第4层(Kz1-4)坡蹦积层，（Ⅴ类），为加快勘探平洞施工进度，为后续地质钻孔、地质资料收集争取时间，采取平洞下卧穿越洞口坡蹦积层，下卧掘进至65m揭露围岩为白垩系上统赵家店组下段第4层中厚层状~厚层状粉砂岩（Ⅲ类），较原勘探平洞Ⅴ类围岩减少16m，节约工期0.5个月。

图5   勘探平洞洞口段快速进洞

3 优化设计断面加快施工进度

2023年1月1日进入洞身段（Ⅲ类），传统勘探平洞断面尺寸2.5×3.0m（宽×高），每月按28d计算，每天22h，钻爆法月综合进尺为150m/月（预计工期3个月），计划2023年4月3日隧洞计划开挖进尺540m（占比50%＜60%），不满足“三大专题”报告审查重大节点目标；为确保禄丰抽水蓄能电站前期重大点目标，保障施工安全，加快施工进度，对勘探平洞开挖断面优化。

勘探平洞开挖洞径大小对于平洞开挖工效与进度影响大，因此勘探平洞施工应在保证施工安全前提下，选择一个开挖工效与经济性最为合理的洞径。根据 《水工隧洞设计规范》（NB/T 10391-2020）、《水电工程施工组织设计规范》（NBT 10491-2021）提高机械化作业效率，对勘探平洞主洞开挖断面由2.5×3.0m（宽×高）变更为3.0×4.0m（宽×高）。

图6  原勘探平洞设计断面2.5×3.0m      图7 优化后勘探平洞设计断面2.5×3.0m

变更后勘探平洞断面尺寸3.0×4.0m（宽×高），每月按28d计算，每天22h，钻爆法月平均进尺210m，截止2023年4月3日隧洞计划开挖进尺720m（占比66%＞60%），满足“三大专题”报告审查重大节点。2023年6月12日勘探平洞开挖支护完成，可行性研究报告报审提前2.5个月。

5 技术特点

本文围绕云南禄丰抽水蓄能电站勘探平洞快速开挖的核心技术进行研究，总结特点如下：

（1）针对洞口覆盖层破蹦积层，采用洞口下卧快速进洞。

（2）针对洞身段优化设计断面，极大提高了机械施工效率，进一步加快施工进度。

6 结语

受益于风、光等间接性电源规模增长，中国电网侧储能市场的爆发式增长，为加快抽水蓄能电站“三大专题”报告早审查，推动项目早核准、早开工、早投运。本文围绕小断面洞室快速开挖技术进行研究，针对洞口覆盖层破蹦积层，采用洞口下卧快速进洞，针对洞身段优化设计断面，极大提高了机械施工效率，进一步加快施工进度，节约工期约2.5个月。取得了较好的成果，为今后类似抽水蓄能电站勘探平洞施工提供参考与借鉴价值。

作者简介：吴冲（男）出生于1991年，工程师，汉族，湖北京山，本科，主要从事水利水电工程设计管理相关工作，云南省昆明市盘龙区拓东街道人民东路115号，E-mail：249796631@qq.com