北疆某引水式电站引水隧洞衬砌结构的优化设计

1 工程概况

北疆某水电站工程位于新疆特克斯县境内的特克斯河一级支流库克苏河上。该工程为Ⅳ等工程，小（1）型规模，电站主要建筑物级别为4级，电站总装机38 MW，年发电量1.476亿kW·h。

从表10和图5可以看出，以中国为出口国的互补性小于1，说明从总体上看，两国的互补性较弱，这是因为，中国作为一个贸易大国，和约旦的贸易占中国贸易的比重比较小；以约旦为出口国的互补性在1上下浮动，说明两国的互补性较强，这与中国作为约旦重要的贸易伙伴的地位相符。

目前来看，对于全要素生产率是经济增长质量提高的主要源泉，学者们基本已经取得共识，但已有研究多是针对国家层面，针对单个省级层面全要素生产率的考察还很少。而我国地域辽阔，不同地区间经济发展差异巨大，资源禀赋也有所不同，因此有必要针对具体的地区具体分析，才能有针对性地提出提高全要素生产率的措施。因此，本文基于1992—2016年数据，对安徽全要素生产率增长率进行估算，进而分析要素投入和全要素生产率对经济增长的贡献。

发电引水系统主要由压力前池、引水隧洞、调压室、压力管道、岔管、支管组成。前池位于渠道末端，压力前池与引水渠衔接，后接压力隧洞，电站进水口底板高程1 217.000 m。发电洞布置在引水渠末端，前接压力前池，采用1洞3机联合供水的布置型式，额定水头44.50 m。整个发电洞全长2 623.46 m，发电洞出口采用1管3机的布置型式，岔管采用非对称Y形布置，通过分岔后接支管引入主厂房内。

初步设计阶段，采用钢筋混凝土圆形断面，洞径5.5 m，采用常规衬砌，衬砌形式如下：Ⅲ、Ⅳ类围岩衬砌厚度为0.45 m，断层破碎带Ⅴ类围岩衬砌厚度为0.8 m。隧洞洞顶120°范围内布置回填灌浆，隧洞全断面布置固结灌浆，灌浆孔深入岩石3 m，3 m×2.5 m间隔布置。

引水隧洞在开挖过程中，地质人员根据Ⅲ类围岩节理裂隙较发育的实际情况细化分为ⅢA、ⅢB，设计上根据细化后的围岩类别对支护及衬砌形式进行了优化，优化后不仅节约了投资，还缩短了施工工期，取得了良好的经济效益和时间效益。

隧洞没有区域性断裂通过。结构面发育，多为层理面，其次是340°～345°NE∠70°～80°；发育中小规模断层，产状330°～345°NE∠70°～80°破碎带宽度多在1～3m，与洞身大角度相交，陡倾角，影响洞室的稳定。

隧洞采用爆破开挖，开挖断面极不规则，综合糙率为0.025，衬砌隧洞糙率为0.015，相同的断面尺寸不衬砌隧洞过流能力不足。本工程在满足输水能力的要求下根据糙率确定隧洞断面尺寸，同时为了减小糙率，底板浇筑20 cm的C20素混凝土板。

2 隧洞基本地质条件

2.1 隧洞地质条件

北疆某电站引水隧洞设计根据地质人员细化后的围岩类别对支护及衬砌形式进行了优化，同时对优化形式的可行性进行了理论分析，优化后不但降低了投资，还缩短了工期，为业主赢得了经济效益和时间效益，目前该工程已经施工完毕，经过了两年多的运用检验和二次放空检查，隧洞安全可靠，证明优化方案可行，可供类似工程参考价值。

洞身岩性：前段为石炭系下统阿克沙克组上亚组C1ab灰岩、凝灰岩，层理发育，产状50°～70°NW∠50°～80°，中厚层、块状结构；后段为石炭系大哈拉军山组C1d凝灰岩、灰岩，产状340°～345°NE∠50°～70°，薄层、互层状结构。

FENG Shu-gai, LIU Yi-xuan, ZHANG Hui-qin, YAN Hong-li, ZHU Min, DU Hui, ZHANG Wen-jing, YIN Hui-rong, SONG Di,LIU Min, LIN Sha-sha, HU Ting-ting, WANG Ling, HONG Yi, SHI Min-feng

伴随企业的运行及发展，在企业集团运行中，战略性成本管理作为较为重要的内容，是企业经济发展的保障。在企业运行中，若只是依靠短期成本降低是无法满足企业发展需求的。在成本管理中，应该结合成本管理的理念，转变以往的成本核算以及成本经营控制机制，结合企业成本管理工作的特点，进行成本管理策略的完善，逐渐提高企业的经济性，为企业成本功能、成本质量以及成本管理的制度完善提供参考。

2.2 隧洞围岩分类

初设阶段将洞身岩性划分为Ⅲ类、Ⅳ类，以Ⅲ类围岩为主，其次是Ⅳ类。其中Ⅲ类围岩所占比例为82%，Ⅳ类围岩所占比例为18%。在隧洞开挖过程中，施工地质人员根据部分Ⅲ类围岩节理裂隙较为发育的实际情况，对于围岩类别进行了细化分类，较好的岩石定为ⅢA，介于ⅢA和Ⅳ类围岩之间的岩石定为ⅢB（见表1）。

灰岩洞段岩溶不发育，局部洞段有溶蚀裂隙，宽0.2～1.0 m，对洞室的稳定影响较小。

 

表1 施工阶段围岩分类依据表

  

岩石强度岩石完整性中硬岩较完整，中厚层、互层结构中硬岩较破碎、破碎，碎裂结构结构面状态地下水结构面产状比例起伏，略粗糙，闭合无充填无地下水，局部有渗水层面为主要结构面，与洞轴线夹角30～60°，倾角45～80°47%中硬岩完整性差，互层结构、薄层状结构起伏，略粗糙，大多微张，有岩屑、泥质充填局部有渗水、滴水层面为主要结构面，与洞轴线夹角30～60°，倾角45～80°35%为节理密集带，张开，岩屑、泥质充填有渗水、线状水流层面及断层为主要结构面，与洞轴线夹角大多大于70°，个别在10～30°，倾角大多大于70°18%

3 优化设计可行性分析

细化分类后围岩共分为ⅢA围岩、ⅢB围岩、Ⅳ类围岩3种，地下裂隙水的出露情况影响围岩稳定，衬砌支护形式按围岩分类ⅢA、ⅢB和Ⅳ类，有地下裂隙水、无地下裂隙水、特殊岩层段（断层、溶洞等部位）等几种情况进行优化。通过对国内外已建类似工程调查研究[]1-8]及本工程引水隧洞地形地质条件分析，ⅢA围岩较为完整，存在取消二次支护的可能性。

3.1 洞身覆盖层厚度的影响

本工程上平洞段水头为8～20 m，水头压力较小。根据《水工隧洞设计规范》（SL279-2002），无衬砌或采用喷锚衬砌时，可按不小于1.0倍内水压力水头控制，故隧洞前需要最小覆盖围岩厚度为8 m，隧洞围岩厚度27～265 m，隧洞覆盖厚度满足不衬砌要求。

各层次、各专业的职业教育均是以职业能力的培养为核心，并按照核心岗位的需求来构建课程体系，[2]这就要求中高职在市场调研的基础上共同协商统筹专业课程。但当前中高职衔接过程中关于课程设置的问题较为突出。文化课方面，中职坚持“简单、够用”，高职则强调“深度、广度”。因此，中职学生进入高职院校后，学习文化课普遍感到吃力，尤其在高等数学和大学英语等级考试方面的能力较差，较难完成专业培养目标要求。②专业课程方面。中高职在专业课程方面存在的最大问题是课程重复现象严重、课程先后顺序不合理、课程内容层次不分明。

3.2 过流能力的影响

2001年IPCC在第三次评估报告中明确给出气候变化的敏感性、适应性和脆弱性的定义。脆弱性是指系统容易遭受或没有能力应付气候变化(包括气候变率和极端气候事件)不利影响的程度，是系统内的气候变率特征、幅度和变化速率及其敏感性和适应能力的函数(IPCC，2001)。脆弱性一方面受外界气候变化的影响，取决于系统对气候变化影响的敏感性或敏感程度；另一方面也受系统自身调节与恢复能力的制约，也就是取决于系统适应新的气候条件的能力。一个对气候变化比较敏感但其适应能力较差的系统，其脆弱性比较大，易受气候变化的影响；而一个对气候变化比较敏感而其适应能力强的系统不一定是脆弱的，不易受气候变化的影响[7，9]。

3.3 水流外渗的影响

ⅢA类围岩结构面闭合无充填，为中硬岩，渗透性较弱。经对渗漏量的计算，引水隧洞渗漏水量约为25.2 L/s，小于允许值30～40 L／s，隧洞的渗透水量能够满足要求。

3.4 隧洞掉块的问题

为了防止喷锚支护段水流长期冲刷可能产生的掉块进入机组，在喷锚支护段末端布置集石坑一个，净长7.6 m，净宽5.5 m，净深1.4 m，实际容积41.4 m3。

3.5 隧洞交通的问题

为了满足隧洞检修及清渣要求，在1号支洞封堵段设进人钢闸门一扇，孔口尺寸2.4 m×2.2 m。根据运行要求定期检修清渣。

3.6 结论

经以上分析洞身覆盖层厚度、过流能力、水流外渗、隧洞掉块、隧洞交通通过工程或其他措施均可满足设计要求。

4 优化设计方案

4.1 隧洞断面优化

初步设计阶段隧洞采用圆形断面，洞径5.5 m，衬砌厚度为0.45 m，优化后隧洞断面形式调整为特征洞径6.5 m×6.5 m的平底马蹄形断面。

4.2 支护及衬砌形式优化

[1] 贾渭兴.新疆下坂地水利枢纽工程引水发电洞衬砌结构设计与优化[J].电网与清洁能源，2009，25（11）：91-94.

竹子是仅次于海草的第2大固碳植物。3年生竹子的固碳量要比10年生的松树或14年生的桉树的固碳量多40%。基于此，在全球气候变化背景下，发展中国家越来越多地将竹林作为碳汇林而发展[4,12]。

5 造价及工期比较

经初步估算，衬砌型式优化后，本工程引水发电洞造价降低约1 500万元；同时由于减少了1.08 km的衬砌段，隧洞施工工期缩短约6个月。

6 结语

隧洞埋深27～270 m，强风化层厚1～3 m，弱风化层厚15～25 m，洞身在新鲜～微风化岩体内。

 

表2 设计支护、衬砌方案表

  

1ⅢB、Ⅳ类无地下节理裂隙水C25钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度0.45 m，单层钢筋2ⅢB、Ⅳ类有地下节理裂隙水C25钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度0.45 m，单层钢筋3ⅢA类不衬砌4特殊岩层段1）边顶拱喷护C25砼厚18 cm；2）边顶拱挂φ8@200 mm×200 mm钢筋网3）格栅拱架支护，榀距1.0 m，如遇断层破碎带加强支护，榀距调整为0.5 m。4）锚杆：φ25砂浆锚杆，长3.0 m，间距2 m。1）边顶拱喷护C25砼厚18 cm；2）边顶拱挂φ8@200 mm×200 mm钢筋网；3）钢拱架支护，榀距1.0 m，如遇断层破碎带和较大渗水断面，加强支护，榀距调整为0.5 m。4）锚杆：φ25砂浆锚杆，长3.0 m，间距2 m。1）边顶拱喷护C25砼厚15 cm；2）边顶拱挂φ8@200 mm×200 mm钢筋网；3）锚杆：φ25砂浆锚杆，长3.0 m，间距2 m 1）边顶拱喷护C25砼厚18 cm；2）边顶拱挂φ8@200 mm×200 mm钢筋网；3）钢拱架支护，榀距0.5 m.4）锚杆：φ25砂浆锚杆，长3.0 m，间距2 m拱顶120°范围布置Φ42，L=4.5 m的注浆小导管，间距50 cm 5）拱顶塌方部位增加工字钢拱上拱，间距0.5 m C25钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度0.45 m，单层钢筋

  

图1 支护设计典型断面图

参考文献