马鹿塘水电站二期工程水文地质评价及处理措施

第３Ｏ卷　第４期　云南水力发电　ＹＵＮＮＡＮ　ＷＡＴＥＲ　ｐ０ＷＥＲ　马鹿塘水电站二期工程水文地质评价及处理措施　周华冰　，何树明。　（中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院，云南昆明摘６５００５１）　要：介绍马鹿塘水电站二期工程地下厂房水文地质条件评价及应对处理措施建议。地下厂房埋藏较深，工程规模较大，围岩　完整性好，相对于厂房洞室的地下水外水压力水头较高，对洞室围岩的长期稳定性产生不利因素。为确保厂房围岩的长期稳定和　电站长期安全运行，建议：在主副厂房、主变室、尾闸室及母线洞的顶拱和边墙设排水孑Ｌ，以降低外水压力。对局部滴水、渗水明显　地段根据实际情况专设特定排水孔进行引排。充分利用地下厂房周边的各施工支洞、主变运输洞、尾闸交通洞等作为厂房的排水　廊道。以确保厂房围岩的长期稳定和电站长期安全运行，并为运行人员提供良好的工作条件。　关键词：地下厂房；地下水；地质条件；围岩稳定；评价；处理措施建议；马鹿塘水电站　中图分类号：ＴＶ７３１．６；Ｐ６４１．１３６　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６－－３９５１ｌ２０１４）Ｏ４—０Ｏ３４一Ｏ３　Ｄ０Ｉ：１０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—３９５１．２０１４．Ｏ４一Ｏ１１　１　地下厂房工程概况　马鹿塘水电站位于云南省文山州麻栗坡县境内　的盘龙河上，采用混合式开发。枢纽工程主要由混　凝土面板堆石坝、左岸溢洪道和放空洞、发电引水隧　洞、调压井、钢管道、地下厂房等建筑物组成。水库　设计正常蓄水位为６２７　ｍ，相应库容４．８６×１０。ｍ。，　属年调节水库；混凝土面板堆石坝最大坝高１５４　ｍ，　坝顶长４９４　ｍ；引水隧洞长约３．２　ｋｍ。主副厂房和　进行混凝土浇筑和部分机电设备安装。　升压站布置在下游右岸山体内，为地下厂房，电站初　拟装机３０５　ＭＷ（不含一期装机１０　ＭＷ），由３台机　组组成，属Ⅱ等大（２）型工程。　电站地下厂房工程位于猛洞河口上游０．２８　ｋｍ　图１厂区枢纽布Ｉ图　处的盘龙河右岸山体内，厂址区山体雄厚，地形完　整，仅在上、下游发育有小冲沟，自然山坡稳定。厂　址自然山坡陡峻，在３３０　ｍ高程附近有国防公路通　过。公路至河边为高达７０　ｒｎ的基岩陡坡，坡度达　２水文地质条件　２．１基本地质条件　厂址区岩性为眼球状花岗质黑云混合片麻岩　５０。～６Ｏ。；公路以上地形渐缓，为３０。～３５。的斜坡。　厂区枢纽工程主要由地下厂房（包括主副厂房、　（ａＧｎ）夹少量白岗岩（７　），公路以下陡坡上基岩多　裸露。片麻理产状Ｎ５０。～５５。Ｗ，ＮＥ　５０。－－－６０。，倾　主变室、尾闸室等）、进厂交通洞、主变运输洞、尾闸　交通洞、尾水洞和５条施工支洞等组成，见图１。地　下厂房总体水平埋深１６０～２００　ｍ，总体竖直埋深　向山外偏上游。厂址区断裂构造较发育，分布有多　条断层、挤压带等。其中，有７条横河分布的Ⅲ级结　构面（陡倾角断层），破碎带宽０．３～１．０　ｒｎ，走向为　１６０￣１８０　ｍ，轴线走向Ｓ１７。Ｅ，其中主副厂房总体开　挖尺寸９７．４　ｍＸ１８．２　ｍＸ４１．１　ｍ（长×宽×高），主　变室开挖尺寸为７７．４　ｍＸ１５．６　ｍＸ２７　ｍ（长×宽×　高），尾闸室开挖尺寸为４２．２　ｍ×５．６　ｍ×１２．５／１３．　（长×宽×高）。目前，地下厂房已经开挖完毕，正在　＊　收稿日期：２Ｏ１３一Ｏ３—１３　ＮＥ向，倾ＳＥ，倾角６５。以上，少量走向近ＥＷ向；据　钻孔揭露，地下厂房岩体中分布有大致平行片麻理　的小断层ｆ和挤压面ｇ，属Ⅳ级结构面，破碎带宽　０．１～０．４　ｍ，多属压扭性质。　据前期勘探资料统计，厂房发育节理主要有以　作者简介：周华冰（１９８２一），男，安徽旌德人，工程师，主要从事水电工程地质工作。　周华冰，何树明　马鹿塘水电站二期工程水文地质评价及处理措施　下４组：见图２。　整性良好。根据Ｑ系统及水电洞室围岩分类系统　划分，主、副厂房及主变开关室多为Ｉ类围岩。　马鹿塘工程区均为花岗片麻岩，岩石强度均在　６０　ＭＰａ以上，属坚硬岩。相关的试验结果显示，岩　ＥＩ　１．０－２．０％　体变形模量Ｍ约１１￣２０　ＧＰａ弹性模量Ｅ０在２０～　３０　ＧＰａ之间。厂房工程区１３０　ｍ深度以下山体内　最大水平主应力　一般在１０￣１２　ＭＰａ之间，最小　水平主应力为５～７．５　ＭＰａ，其中，最大水平主应力　图２厂区节理统计极点等密图　１）Ｎ２０。～４Ｏ。Ｅ，ＳＥ　６５。～８５。，间距４Ｏ～７５　ｃｍ，延伸５０－－－－２００ｃｍ，在卸荷带内张开约１．５～２．５　ｍｍ，面起伏粗糙，由少量泥质、铁质充填，顺面浸染　现象明显，弱下岩体节理微张，部分节理面见铁质浸　染，微新岩体节理一般闭合状，无充填。　２）ＮＩ５。～６Ｏ。Ｅ，ＮＷ　５０。～８５。，间距３０＂－－１００　ｃｍ，延伸５０￣－１５０　ｃｍ，性状同１）组。　３）Ｎ５０。－＇－－８５。Ｗ，ＮＥＺ６０。～８５。，间距５０－－－２００　ｃｍ，延伸３０－－￣２００　ａｍ，性状同１）组。　４）Ｎ１０。～５０。Ｗ，ＳＷ　３０。～６０。，间距６０～８Ｏ　ｃｍ，延伸５０－－－－１５０　ｃｍ，性状同１）组。　通过以上节理等密图分析，厂区节理分布特征　随机性较坝址区明显，具微新岩体完整、节理不发　育、规律性不强的特征。　厂区地表物理地质现象不明显，仅在公路以下　河边和岸坡有少量小规模的崩塌堆积体。据勘探资　料，厂区岩体风化不深，公路以下岸坡相对较浅。其　中，全风化岩体铅垂埋深约２０￣４０　ｍ，强风化岩体　埋深２２＂－－４４　ｍ，弱风化（包括弱上和弱下）岩体垂直　埋深６７￣７５　ｍ，尾水隧洞段受卸荷影响，弱下岩体　埋藏较深，最深约９１　ｍ。厂房均处于微新岩体内。　由于岸坡较陡，岩体卸荷发育，厂区卸荷带垂直发育　深度一般３２￣５６　Ｉｎ，水平卸荷深度３７￣４５　ｍ，厂房　均已避开卸荷带、位于完整的新鲜岩体中。　厂区地下水埋深浅，地下水位较高，一般埋深　１５￣３０　Ｉｎ。围岩透水率ｑ一般小于０．５　ｌｕ，属微透　水岩体。　２．２工程地质条件　据前期勘察阶段显示，地下厂房岩性单一，地下　主、副厂房埋深大，围岩为新鲜岩体的花岗质黑云混　合片麻岩，构造不发育，节理分布间距较大，岩体完　方向Ｎ６０。～７０。Ｗ，总体表现为Ｎ６５。Ｗ～￥６５。Ｅ向　挤压。　目前，地下厂房所有地下洞室已全部开挖完毕。　根据开挖揭露情况看，地下洞室以整体结构的Ｉ类　围岩为主，边墙部分为Ⅱ类围岩，局部构造发育地段　有少量Ⅲ类围岩。基本与可研阶段的成果相吻合，　洞室总体稳定性良好。　主厂房在纵０＋０５０￣０＋０６２　ＩＴ１段之顶拱及边　墙揭露两条Ⅲ级结构面断层，断层产状分别为Ｎ７５。　Ｗ，ＮＥ／７５。和Ｎ７０。Ｅ，Ｎｗ　６２。，断层均与厂房机　组中心线大角度陡倾斜交，破碎带宽度一般３Ｏ～　１２０　ｃｍ不等。破碎带岩体软弱，胶结性差。但从组　合上看总体对洞体整体的稳定性影响不大。主副厂　房顶拱岩体节理间距较大，边墙则较发育，但节理一　般多闭合无充填，且顺片麻理分布的居多，在断层带　附近多表现为节理密集带，对洞室边墙稳定有影响。　总体上，地下洞室岩体以整体结构和块状结构　为主，局部断层破碎带岩体完整性较差，工程地质条　件良好。岩体自身的力学强度大于厂区的最大水平　主应力，开挖后地应力的重新调整对洞室不存在潜　在的破坏性威胁，洞室的自稳能力性强。　２．３水文地质条件　马鹿塘水电站工程区年降雨量极为充沛，地下　水以基岩裂隙、空隙水为主，前期阶段发现有承压性　质的地下水存在。根据前期勘探资料显示，厂区地　下水位较浅，地下水位埋深一般在１５￣５０　ｍ之间，　相对厂房及开关主变室顶拱的地下水水头一般在　１００￣１３０　ｍ之间，地下水外水压力约１～１．３　ＭＰａ。　地下水外水压力较大对厂房渗水及洞室稳定具一定　影响。根据前期勘探资料，厂房及主变室围岩岩体　透水率均在１　Ｌｕ以下，岩体透水性弱，属微透水性　岩体。根据厂房洞室开挖后看，厂房洞室顶拱及岩　壁透水性极其微弱，除局部地带顺断层等结构面有　少量滴、渗水现象外，洞壁大多数岩面干燥，滴水、渗　水现象不明显。　另根据前期钻孔高压压水及水力劈裂试验，　云南水力发电　２０１４年第４期　Ｐ～Ｑ曲线类型均属Ａ型（层流型），节理裂隙在４．５　ＭＰａ时未发生变形，流量小于１０　Ｌ／ｍｉｎ，部分试验　段基本不透水。说明试验段岩体完整，节理裂隙不　１）在主副厂房、主变室、尾闸室及母线洞的顶　拱和边墙设排水孔，以降低外水压力。主副厂房、主　变室、尾闸室的顶拱和边墙的排水孑Ｌ孔深一般为３０　ｍ。厂房及主变开关室顶拱的排水孔问排距按５　ｍ　发育，多闭合无充填。且钻孔岩壁裂隙岩体的水力　劈裂值一般为７．５　ＭＰａ（远大于地下水外水压力１～　１．３　ＭＰａ），并随岩体深度的加深变化不明显，较高　的岩体抗水力劈裂值对洞室的稳定性极为有利。　考虑，孔向沿洞室弧线法向；考虑边墙岩体的特性，　边墙排水孔的问排据可适当放宽，按８　ｍ考虑，钻　孔方向垂直岩面。除系统排水孔外，应对局部滴水、　渗水明显地段根据实际情况专设特定排水孔进行引　排。　３处理措施建议　从工程地质的角度来讲，厂房地下洞室埋深大，　２）母线洞的顶拱及边墙也宜设浅排水孔，孔深　８～１２　ｍ；排水孔的间距及具体位置可根据开挖后　岩壁的滴水、渗水现象现场确定。　３）应充分利用地下厂房周边的各施工支洞、主　地层岩性单一，岩质坚硬，岩体强度高，且构造不发　育，岩体完整，洞室稳定性良好。　由于地下水埋藏浅，相对于地下厂房洞室的地　下水外水水头较大，压力较高，加之地下水的运营形　式以基岩裂隙水的形式顺节理断层运营为主，由于　深埋的地下洞室围岩完整性好，节理裂隙多闭合无　充填，且断层多以压扭性质为主，地下水径、排水通　道不畅。虽然地下厂房及相关地下洞室的开挖对地　变运输洞、尾闸交通洞等作为厂房的排水廊道，可在　主变运输洞、尾闸交通洞及３号、４号、５号施：［支洞　等顶拱及洞壁根据地下水渗流量的大小随机设置专　门排水孔，孑Ｌ深１０￣１５　ｒｎ即可。　下水的排泄起到一定的作用，但厂区岩体、结构面等　４结语　该地下厂房工程规模较大，围岩完整性好，地下　水径、排水通道不畅，但由于地下水埋藏浅，相对于　地下厂房洞室的地下水外水水头较大，压力较高，较　纯闭合性状导致了在厂房洞室开挖后地下水的排泄　和厂区的水文地质环境未发生根本性的变化，较大　的地下水压力长期作用于洞室开挖岩壁将对洞室围　岩的长期稳定性产生不利因素。　为缓解地下水对洞室开挖岩面的压力，确保地　大的地下水压力长期作用于洞室开挖岩壁将对洞室　围岩的长期稳定性产生不利因素。因此，需要及时　对该厂房工程的水文地质条件进行客观评价并提出　下厂房围岩的长期稳定和电站长期安全运行，并为　运行人员提供良好的工作条件，现对地下厂房的排　水处理措施提出如下建议：　应对处理措施，以确保厂房围岩的长期稳定和电站　长期安全运行，并为运行人员提供良好的工作条件。　（ｄｅ接第２页）　考虑移动端副车在右岸，缆机覆盖范围较长，同　时右岸坝顶高程地形条件稍缓，坝顶公路外侧具备　适度拓宽的条件，可满足物资装卸、堆存、吊装条件，　将缆机供料线规划在右岸。　２．４司机室布置　由于主机房在左岸，缆机司机室布置在左岸是　首选，但左岸拦河坝上下游坝顶公路外侧均为陡崖，　在公路外侧布置成悬挑式结构工程量偏大，综合比　较后，将司机室布置在右岸坝顶公路下游侧视野较　好的位置。　３结语　缆机系统右岸土建项目已完成施工招标，目前　正在施工中。左岸计划２０１３年底前完成招标，设备　图３左岸固定端及地下主机房布置图　改造工作计划在２０１４年完成，２０１５年初开始安装，　２０１５年６月底前投产运行。