1、引言

　　水電工程施工地質(zhì)工作，是電站建設現場(chǎng)設計代表工作的重要組成部分。由于水電建設前期的地質(zhì)勘探和試驗工作，都客觀(guān)地存在著(zhù)不同程度的局限性和片面性，特別是勘探試驗投入較少的中小型電站。因此，為了充分估價(jià)電站站址可能存在的各種不利地質(zhì)因素，前期地質(zhì)人員，無(wú)論在宏觀(guān)工程地質(zhì)評價(jià)，或微觀(guān)巖體分級、參數選取時(shí)，一般都要從難考慮，留有相當的安全余度，以減少設計的盲目性和施工的冒險性。所以，到了施工階段，開(kāi)挖揭示出來(lái)的實(shí)際地質(zhì)情況，多半要比前期預測為好。故在我國水電建設資金尚不充裕的當前，施工地質(zhì)人員能否從工程需要出發(fā)，在跟蹤施工工地編錄地質(zhì)資料的同時(shí)，敏銳地做出合理的最終地質(zhì)鑒定，并及時(shí)反饋修正巖體類(lèi)別與地質(zhì)參數，為現場(chǎng)修改、優(yōu)化設計提供可靠的計算依據，乃是在電站建設期，能否節約工程投資的關(guān)鍵環(huán)節之一。

　　本文闡述的銅鐘電站施工地質(zhì)鑒定與優(yōu)化設計成果，即是一個(gè)很好的例證。

　　2、工程簡(jiǎn)介

　　銅鐘電站位于四川阿壩藏羌自治州茂縣境內（見(jiàn)圖1），是岷江干流上繼映秀灣、太平驛之后新建的第三座閘壩引水式電站。閘壩高26.7m，引水線(xiàn)路總長(cháng)1495m，包括上引水隧洞594m（Ф=7.5m），管橋210m（Ф=6m），下引水隧洞691（Ф=7.5m）（見(jiàn)圖2）。引用流量162m³/s，設計水頭36m，裝機容量51MW.因保留區內原建的南新無(wú)壩引水電站，裝機9.6MW；又在閘后增建一座南新二級消能電站，裝機6MW.本梯級總裝機容量66.6MW，年總發(fā)電量4.26億kW.h.

　　3、銅鐘電站施工地質(zhì)鑒定與優(yōu)化設計成效

　　3.1閘壩基礎防滲墻設計優(yōu)化

　　銅鐘電站與其下游的太平驛電站同屬軟基建壩，河床覆蓋層結構亦與太平驛電站類(lèi)似偏優(yōu)，詳見(jiàn)表1.

　　表1太平驛電站、銅鐘電站兩閘基軟層結構比較表

　　表1可見(jiàn)兩閘基地層結構基本一致。alQ4層開(kāi)挖時(shí)，有水滲入基坑，深挖在fglQ3層內，反而成無(wú)水干坑，可見(jiàn)fglQ3層的相對隔水性能，故太平驛閘基采用了簡(jiǎn)單的水平鋪蓋防滲，效果很好。而銅鐘閘基，由于沒(méi)有使用該閘基下部滲流控制層fglQ3的允許坡降建議值0.3～0.4，只使用了該閘基上部非滲流控制層alQ4層的允許坡降值0.12，設計的是深達46m的垂直混凝土防滲墻，顯然二者造價(jià)懸殊。為進(jìn)一步論證使用參數的合理性，施工期特在基坑滲控層fglQ3中采樣做了兩組大型現場(chǎng)滲流變形試驗，試驗成果見(jiàn)表2.根椐

　　表2銅鐘電站閘基fglQ3層原狀土現場(chǎng)管涌試驗成果表

　　試驗資料，地質(zhì)、設計人員研究選用了0.32作為fglQ3層的允許坡降值，進(jìn)行重新計算。遂將正在緊張施工的防滲墻底板高程1412m～1416m，修改為1425m～1430m，整體提高了13～14m.修改后的防滲墻（詳見(jiàn)圖3）既確保封閉了強透水a(chǎn)lQ4層，且嵌入了相對隔水層fglQ3層5m-10m。削減了混凝土防滲墻2533㎡。（原設計防滲墻面積8538㎡，修改后為5830㎡，減去深部已成墻175㎡，合同單價(jià)1107.39元／㎡）節約工程投資280.50萬(wàn)元�？s短工期至少一個(gè)月，還解決了當年安全渡汛的難題。

　　3.2引水隧洞支護優(yōu)化

　　3.2.1取消臨時(shí)性支護

　　原設計引水隧洞3/4斷面需全噴混凝土臨時(shí)性支護，其中Ⅳ、Ⅴ類(lèi)圍巖還要求錨桿加掛網(wǎng)噴混凝土。經(jīng)過(guò)上引水隧洞百米洞段地質(zhì)編錄分析認為，構成本隧洞的結晶灰巖、千枚巖雖具薄層狀結構，但層間結合力強，圍巖自穩能力較好。故研究決定：取消全面臨時(shí)性支護，只要求對洞口風(fēng)化卸荷帶Ⅳ、Ⅴ類(lèi)圍巖段，進(jìn)行及時(shí)的永久性襯砌。由此減少：巖石洞挖2852m3（合同單價(jià)111.92元／m³），噴混凝土2852m³（合同單價(jià)477元／m3），錨桿2873根（合同單價(jià)71元／根），鋼筋網(wǎng)15t（合同單價(jià)3928.49元／t），共節約支護費用194.25萬(wàn)元。

　　3.2.2永久性襯護優(yōu)化

　　上下引水隧洞開(kāi)挖后，因深部圍巖結構面不發(fā)育且多閉合，又無(wú)地下水活動(dòng)，故復核鑒定圍巖等級普遍提高，各類(lèi)圍巖實(shí)際長(cháng)度、比例與前期預測比較如表3.修正后圍巖類(lèi)別：Ⅴ類(lèi)減少139m（鋼筋1.315t/m），

　　表3引水隧洞圍巖類(lèi)別修正前后長(cháng)度、比例比較表

　�、纛�(lèi)減少454m（鋼筋1.171t/m），Ⅲ類(lèi)增加293m（鋼筋0.925t/m），Ⅱ類(lèi)增加300m（鋼筋0.544t/m），優(yōu)化設計后減少鋼筋280.19t（合同單價(jià)3928.49元／t），節省鋼材及其制安費110.07萬(wàn)元。

　　3.3調壓室支護優(yōu)化

　　3.3.1取消頂拱臨時(shí)性支護

　　調壓室長(cháng)70m，寬10m，高27m.半圓形頂拱1/2斷面開(kāi)挖后，無(wú)掉塊現象，圍巖鑒定屬Ⅲ類(lèi)偏好，故建議取消原設計的掛網(wǎng)噴混凝土臨時(shí)支護，并削減錨桿深度。設計采納后，減少：洞挖282m³，噴混凝土282m³，鋼筋網(wǎng)5.65t，錨桿686根長(cháng)5m改為4m，（價(jià)差22元/根），共節約資金20.34萬(wàn)元。

　　3.3.2削減邊墻錨桿及噴混凝土

　　因布置窄長(cháng)調壓室時(shí)，已考慮使其軸線(xiàn)垂直陡立巖層走向，邊墻自穩能力較頂拱更強，加之錨桿平行巖層層面布設作用不大，故地質(zhì)人員建議取消錨桿及噴混凝土。經(jīng)業(yè)主、監理、設計三方會(huì )議研究，采取了削減錨桿長(cháng)度及噴混凝土厚度的方案：改噴混凝土20cm為10cm，減少洞挖381.5m³，噴混凝土381.5m³；將原設計的8m錨桿588根、10m錨桿686根，全修改為4m錨桿（差價(jià)：8m錨桿88元/根；10m錨桿，132元/根）共節約資金36.70萬(wàn)元。

　　3.4壓力管道臨時(shí)性支護優(yōu)化

　　經(jīng)地質(zhì)編錄認為，壓力管道除洞口Ⅳ、Ⅴ類(lèi)圍巖段，須噴混凝土、隨機錨桿外，其余Ⅲ類(lèi)圍巖自穩能力尚佳，無(wú)掉塊現象，臨時(shí)性支護可以取消。設計修改后減少：洞挖293m³，噴混凝土293m³，錨桿85根（合同單價(jià)71元/根），掛網(wǎng)4.44t，節省費用19.60萬(wàn)元。

　　3.5引水系統固結灌漿優(yōu)化

　　原設計對Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類(lèi)圍巖均布置了固結灌漿，地質(zhì)鑒定認為：引水系統Ⅲ類(lèi)圍巖結構緊密，沒(méi)有灌漿的可能和必要。優(yōu)化后減少固結灌漿工程量：引水隧洞4722m；壓力管道798m（單價(jià)74元/m），節約投資40.84萬(wàn)元。

　　3.6尾水渠防滲（沖）墻的取消

　　尾水渠基礎大部分處在力學(xué)性能差的粉土層上，當初考慮施工困難，于臨河側設計了一道混凝土防滲（沖）墻，亦屬合理。施工后期地質(zhì)人員分析認為：由于廠(chǎng)房基坑連續兩年抽水，改變了原地下水的排泄方向，尾水渠基坑涌水量必將大大減小。另河水也日趨枯期，采取填土、壓石等護坡措施，同樣可以防止滲流破壞，所以生產(chǎn)會(huì )上提出了取消尾水渠防滲（沖）墻的建議。會(huì )議采納后，省去了原設計的混凝土防滲（沖）墻1708.06㎡，鋼筋60.73t，節約工程造價(jià)213萬(wàn)元，也避免了當時(shí)對土建施工工期的干擾。

　　銅鐘電站建設期間，僅上述六項優(yōu)化設計的不完全統計，即為業(yè)主節約了工程投資九佰余萬(wàn)元（915.30萬(wàn)元）。由于業(yè)主、監理、設計、施工各方人員謹慎務(wù)實(shí)，在最終選用參數指標時(shí)，考慮了適當的安全儲備，故在歷經(jīng)兩年半的施工過(guò)程中，從未發(fā)生過(guò)一起因上述修改設計而引起的安全或質(zhì)量事故。經(jīng)過(guò)沖水發(fā)電試遠行檢驗，閘壩防滲效果良好，地下洞室圍巖穩定。

　　4、結語(yǔ)

　　由此可見(jiàn)，不僅在電站開(kāi)發(fā)前期的規劃設計階段，需要反復進(jìn)行勘查論證，方案比較和設計優(yōu)化；進(jìn)入施工階段以后，同樣有許多現場(chǎng)設計優(yōu)化工作可做。而且，施工階段的設計優(yōu)化，可以使設計更加符合客觀(guān)實(shí)際，對縮短建設工期、節約工程投資，具有更加現實(shí)的直接技術(shù)經(jīng)濟價(jià)值。

　　隨著(zhù)21世紀的到來(lái)，我國即將加入WTO，日趨完善與國際接軌的業(yè)主負責、建設監理和合同管理一系列新的水電建設管理體制，必將為優(yōu)化設計開(kāi)辟更加有利的環(huán)境。作為駐施工現場(chǎng)設計代表的地質(zhì)、設計人員，更應加強為業(yè)主服務(wù)的新觀(guān)念，克服“多一事不如少一事”，“修改設計就是否定自己”等錯誤認識。努力挖掘地質(zhì)潛力，積極優(yōu)化設計，為節約我國水電建設工程投資做出更大的貢獻。