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摘 要：根据地质条件及水工布置特点，通过比较确定地下厂房位置，结合断层、裂隙、地应力、枢纽布置确定其轴线方向。
关键词：厂房；位置；轴线
中图分类号：TV731.6 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0170-03
1 概 述
工程场址位于四川省甘孜藏族自治州康定、雅江两县交界处，地处雅砻江干流河段。工程采用混合式开发，厂址位于坝址下游的雅砻江左岸，引水系统跨力丘河，穿宋玉沟、木托村沟后，至蒙古山大河湾尾部、雅砻江左岸金字寺沟上游侧山体内建地下厂房发电。电站初选装机容量2475MW；首部拦河大坝为碾压混凝土重力坝，2条引水隧洞，尾水与孟底沟水电站库尾相接（见图1）。
2 厂区基本地质条件
厂址区位于蒙古山“Ω”大河湾尾部的金字寺沟上游侧雅砻江左岸，岸坡地形坡度较陡，一般40～45°，2700m高程以上地形坡度相对较缓，一般30～35°，地形完整性较差。
厂址区无区域性断裂或较大规模的断层通过，但距牙依河断层、玛提断层较近，距离分别为600m、1000m。次级断层、挤压破碎带发育，走向以NW向为主。岩体内主要发育2组裂隙：①N30-50°W/SW（NE）∠50～70°；②N30～40°E/SE∠60～80°。裂隙发育程度主要受构造控制，具有区段性特征。
岸坡岩体风化、卸荷作用强烈，局部发育松动变形岩体，岩体强卸荷水平深为20～150m，弱卸荷水平深66.5～150m，弱下风化水平深66.5～150m，无弱上风化。
厂址区河谷深切，地表无泉水出露，地下水位2289m。地下厂房地下水活动不强烈，以渗滴水～线状流水为主，局部见股状涌水。
厂址区最大主应力（σ1）最大值18.17MPa，最小值13.25MPa，主应力方向N30～50°E，属中等地应力区。
3 厂房位置方案拟定
3.1 厂房位置及尾水出口位置初选
根据工程地质条件及枢纽布置要求，地下厂房位于蒙古山大河湾尾部、雅砻江左岸金字寺沟上游侧。
厂区4#干沟上游岸坡表面冲沟发育，地形完整性较差，岸坡基岩裸露，局部被崩坡积碎石土覆盖，厚约1～3m。岸坡岩体破碎。岩体最大松动水平深度122m，松动带内岩体呈碎块结构，局部碎裂结构，倾倒变形明显，各方向结构面普遍张开、错位，岩体内节理裂隙发育密集、混乱，岩体蠕动变形明显，多见岩块转动变形现象，岩体自稳能力差。该部位边坡局部存在蠕动变形现象。
4#～5#冲沟之间（推荐厂址位置），坡表多被崩坡积碎石土覆盖，厚约3～7m。下伏基岩构造发育，岩体完整性差，松弛、卸荷较强烈。岸坡松动岩体水平深度20m，强卸荷水平深度43～53m；弱卸荷水平深度100～140m，边坡前缘基岩较完整，对边坡起到阻滑作用，边坡整体基本稳定，局部稳定性差。
金子寺沟下游侧发育两个变形体，且间距较小，变形体方量均约20万方，围岩条件与推荐厂址部位基本相当。
在推荐厂址上游侧建厂发电，厂区主洞室距牙依河断层、玛提断层更近，且边坡稳定性差，枢纽布置无推荐方案顺畅；在金子寺沟下游建厂发电，引水隧洞需穿过切割较深的金子寺沟；引水隧洞长度增加；水头损失增加；且该部位边坡分布滑坡体；金子寺沟为泥石流沟，将直接影响尾水出口建筑物安全。推荐厂址较其他两个部位地质条件相对较好，引水线路相对较短，综上所述，综合考虑地质条件、枢纽布置等因素，厂房位置确定为3#冲沟下游、金子寺沟上游侧。
考虑上下游梯级衔接，尾水出口宜布置在金子寺沟上游0.8km～金子寺沟下游1.0km范围类，故尾水出口位置宜布置在地质条件相对较好，且枢纽布置顺畅的4#沟下游紧邻金子寺沟部位。
3.2 厂房位置方案
根据CPD01及CPD05平硐揭示地质条件，地下厂房区岩性单一，均为中厚～厚层状变质砂岩；构造较发育，但未见II级以上结构面；地下水较发育，以滴水～线状流水为主，局部呈股状涌水；地应力水平中等，未见高地应力现象。因此厂房位置选择主要受小断层及裂隙发育程度的影响。CPD01探洞桩号0+0～0+200m，CPD05探洞桩号0+0～0+156m，为IV～V类围不满足《地下厂房设计导则》要求“地下厂区主洞室III类及以上围岩比例宜高于60%，否则应进行专门论证”，故该段不宜布置地下厂房；CPD01探洞桩号0+200～0+360m，CPD05探洞桩号0+156～0+530m，该段大部分为III类围岩，基本具备布置地下厂房的条件；CPD01探洞桩号0+360～0+420m，CPD05探洞桩号0+530～0+550m，该段为IV围岩，不宜布置地下厂房；CPD01探洞桩号0+420～0+758m，该段洞室围岩均为III类，具备修建大跨度地下洞室群的地质条件。
CPD01探洞桩号0+420～0+758m段，上游側Fc2、Fc3、Fc4、Fc9断层分布密集，厂房位置以山体内侧Fc9断层为界，下游侧有Fc10断层通过，在Fc9断层、Fc4断层、Fc10断层、厂房CPD01探洞0+420m以里有一区域为III2类围岩为主，仅有较大断层f103通过，具备布置地下厂房条件，初拟该部位为深埋方案；CPD01探洞桩号0+200～0+360m，CPD05探洞桩号0+156～0+530m段，该段大部分为III类围岩，局部出现3块IV类区（分别沿探洞轴线长度约7m、7m、3m），基本具备布置地下厂房的条件，初拟该部位为浅埋方案。
3.3 深埋方案
3.3.1 厂房地质条件
地下厂房由主厂房、主变室、尾水闸门室、母线、尾水连接洞等组成。主厂房、主变室平行布置，轴线方向初拟N10°E，最小垂直埋深约370m，最小水平埋深约420m。主厂房尺寸长宽高为277.9m×29.6m×65.78m，与主变室间预留50m厚岩柱。 地下洞室置于中厚层砂岩内，岩性均一，岩质坚硬，微新，无卸荷，主要发育f01-97、f01-98、f01-100、f01-103、f01-105、f01-107、f01-108、f01-119共8条III级结构面。断层f01-103、f01-105、f01-107、f01-108、f01-119主要发育于主机间，产状以NW向为主，个别NNE，均为中陡倾角，主要由碎粒岩、碎粉岩组成，泥化、软化，结构较松散，两壁擦痕明显，见炭化现象。其中，断层f01-103带宽50～90cm，其余3条带宽一般10～30cm；除断層f01-108下盘影响带宽2～5m，呈碎裂结构外，其余断层影响带不明显。其中，断层f01-119走向与地下厂房轴线夹角较小，对地下洞室边墙围岩稳定影响较大。断层f01-97、f01-98、f01-100主要发育于副厂房，产状以NW向为主，中陡倾角，带宽一般10～30cm，主要由粗角砾、角砾组成，局部由碎粒岩、碎粉岩组成，结构较松散，与地下厂房轴线夹角较大，对边墙稳定性影响不大，对端墙稳定有一定影响。此外，在CPD01平硐0+600m处发育两条缓倾结构面，产状N50～70°W/SW∠3～5°，带宽1～3cm，局部宽15cm，主要由碎粒岩、碎粉岩夹角砾组成，结构较松散，炭化现象明显，见擦痕，与第②、第③组裂隙组合，易在顶拱形成不稳定块体，对地下厂房顶拱围岩稳定影响较大。
3.3.2 厂房轴线
厂址区断层、结构面均较发育，产状以NW向为主，个别NNE，均为中陡倾角。最大主应力大小及方向分别为18.17MP、N48.7°E，属中等级地应力区，岩石强度应力比=4～7，对厂房洞室群稳定影响最大的断层走向主要为N30～50°W/SW∠60～80°，均为陡倾角，同时主要考虑f103断层对厂房的影响，并兼顾优势结构面、地应力和枢纽布置，选择厂房洞室轴线为。
N10°E，与大部分断层、优势结构面能大角度相交，与主地应力小角度相交，并能同时兼顾枢纽布置。厂房轴线与厂区主要断层夹角在40～80°、与优势结构面夹角在40～90°、与主地应力夹角咋20～38.7°。
3.4 浅埋方案
该方案地下厂房位于CPD01平硐200～420m段，CPD05平硐180～305m段，布置与深埋方案基本相同。该部位III类围岩区仅约190m宽，厂房总长度约278m，宽度约105m在充分考虑断层、裂隙、枢纽布置等情况下，厂房轴线初拟N16°E，主机间布置在III内围岩中，副厂房、安装间均布置在IV类围岩区，洞室布置在IV围岩区对洞室围岩稳定影响非常突出，如图5。
地下洞室置于中厚层砂岩内，岩性均一，岩质坚硬，微新，无卸荷，岩体完整性差，以镶嵌结构为主，少量碎裂、次块状结构，地下洞室围岩类别以Ⅲ2类为主，Ⅳ类次之，少量Ⅲ1类。
地下厂房区域主要发育f01-35、f01-37、f01-38、f01-46、f01-66、f01-70、f05-30共7条III级结构面。断层f01-35、f01-37、f01-38主要发育于主机间，产状以NW向为主，中陡倾角，带宽一般10～40cm，主要由碎粒岩、碎粉岩及少量角砾组成，结构松散。与地下厂房轴线夹角较大。断层f05-30主要发育于副厂房。断层f01-46、f01-66、f01-70主要发育于安装间。上述断层与岩体内优势结构面同向，布置主要建筑物时应考虑断层的影响。在CPD05平硐0+253～0+305m段，岩体被第①组裂隙切割成5～10cm薄板，呈薄层状结构，成洞条件差，需采取适当的支护处理措施。在CPD01平硐0+320～0+360m段，产状N45°W/SW∠60°的小断层在该段较发育，间距一般1～3m，宽度一般3～5cm，主要由碎粒岩、碎粉岩组成，结构较松散，成洞条件差。
厂房轴线与厂区主要断层夹角在56～81°、与优势结构面夹角在29～90°、与主地应力夹角咋14～32.7°。
4 厂房位置比较
综合以上对比情况，本工程从洞室围岩稳定、枢纽布置、施工及工程安全方面考虑，选用深埋厂房方案。
5 结 语
地下厂房位置及轴线选择应综合考虑地质条件、枢纽布置顺畅、断层及结构面走向，分析各因素对枢纽安全运行、地下洞室围岩稳定的影响，进而选择最优地下厂房位置及轴线。
收稿日期：2018-9-23
作者简介：林起明（1979-），男，汉族，四川绵阳人，高级工程师，本科，主要从事水利水电设计等相关工作。
关键词：厂房；位置；轴线
中图分类号：TV731.6 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0170-03
1 概 述
工程场址位于四川省甘孜藏族自治州康定、雅江两县交界处，地处雅砻江干流河段。工程采用混合式开发，厂址位于坝址下游的雅砻江左岸，引水系统跨力丘河，穿宋玉沟、木托村沟后，至蒙古山大河湾尾部、雅砻江左岸金字寺沟上游侧山体内建地下厂房发电。电站初选装机容量2475MW；首部拦河大坝为碾压混凝土重力坝，2条引水隧洞，尾水与孟底沟水电站库尾相接（见图1）。
2 厂区基本地质条件
厂址区位于蒙古山“Ω”大河湾尾部的金字寺沟上游侧雅砻江左岸，岸坡地形坡度较陡，一般40～45°，2700m高程以上地形坡度相对较缓，一般30～35°，地形完整性较差。
厂址区无区域性断裂或较大规模的断层通过，但距牙依河断层、玛提断层较近，距离分别为600m、1000m。次级断层、挤压破碎带发育，走向以NW向为主。岩体内主要发育2组裂隙：①N30-50°W/SW（NE）∠50～70°；②N30～40°E/SE∠60～80°。裂隙发育程度主要受构造控制，具有区段性特征。
岸坡岩体风化、卸荷作用强烈，局部发育松动变形岩体，岩体强卸荷水平深为20～150m，弱卸荷水平深66.5～150m，弱下风化水平深66.5～150m，无弱上风化。
厂址区河谷深切，地表无泉水出露，地下水位2289m。地下厂房地下水活动不强烈，以渗滴水～线状流水为主，局部见股状涌水。
厂址区最大主应力（σ1）最大值18.17MPa，最小值13.25MPa，主应力方向N30～50°E，属中等地应力区。
3 厂房位置方案拟定
3.1 厂房位置及尾水出口位置初选
根据工程地质条件及枢纽布置要求，地下厂房位于蒙古山大河湾尾部、雅砻江左岸金字寺沟上游侧。
厂区4#干沟上游岸坡表面冲沟发育，地形完整性较差，岸坡基岩裸露，局部被崩坡积碎石土覆盖，厚约1～3m。岸坡岩体破碎。岩体最大松动水平深度122m，松动带内岩体呈碎块结构，局部碎裂结构，倾倒变形明显，各方向结构面普遍张开、错位，岩体内节理裂隙发育密集、混乱，岩体蠕动变形明显，多见岩块转动变形现象，岩体自稳能力差。该部位边坡局部存在蠕动变形现象。
4#～5#冲沟之间（推荐厂址位置），坡表多被崩坡积碎石土覆盖，厚约3～7m。下伏基岩构造发育，岩体完整性差，松弛、卸荷较强烈。岸坡松动岩体水平深度20m，强卸荷水平深度43～53m；弱卸荷水平深度100～140m，边坡前缘基岩较完整，对边坡起到阻滑作用，边坡整体基本稳定，局部稳定性差。
金子寺沟下游侧发育两个变形体，且间距较小，变形体方量均约20万方，围岩条件与推荐厂址部位基本相当。
在推荐厂址上游侧建厂发电，厂区主洞室距牙依河断层、玛提断层更近，且边坡稳定性差，枢纽布置无推荐方案顺畅；在金子寺沟下游建厂发电，引水隧洞需穿过切割较深的金子寺沟；引水隧洞长度增加；水头损失增加；且该部位边坡分布滑坡体；金子寺沟为泥石流沟，将直接影响尾水出口建筑物安全。推荐厂址较其他两个部位地质条件相对较好，引水线路相对较短，综上所述，综合考虑地质条件、枢纽布置等因素，厂房位置确定为3#冲沟下游、金子寺沟上游侧。
考虑上下游梯级衔接，尾水出口宜布置在金子寺沟上游0.8km～金子寺沟下游1.0km范围类，故尾水出口位置宜布置在地质条件相对较好，且枢纽布置顺畅的4#沟下游紧邻金子寺沟部位。
3.2 厂房位置方案
根据CPD01及CPD05平硐揭示地质条件，地下厂房区岩性单一，均为中厚～厚层状变质砂岩；构造较发育，但未见II级以上结构面；地下水较发育，以滴水～线状流水为主，局部呈股状涌水；地应力水平中等，未见高地应力现象。因此厂房位置选择主要受小断层及裂隙发育程度的影响。CPD01探洞桩号0+0～0+200m，CPD05探洞桩号0+0～0+156m，为IV～V类围不满足《地下厂房设计导则》要求“地下厂区主洞室III类及以上围岩比例宜高于60%，否则应进行专门论证”，故该段不宜布置地下厂房；CPD01探洞桩号0+200～0+360m，CPD05探洞桩号0+156～0+530m，该段大部分为III类围岩，基本具备布置地下厂房的条件；CPD01探洞桩号0+360～0+420m，CPD05探洞桩号0+530～0+550m，该段为IV围岩，不宜布置地下厂房；CPD01探洞桩号0+420～0+758m，该段洞室围岩均为III类，具备修建大跨度地下洞室群的地质条件。
CPD01探洞桩号0+420～0+758m段，上游側Fc2、Fc3、Fc4、Fc9断层分布密集，厂房位置以山体内侧Fc9断层为界，下游侧有Fc10断层通过，在Fc9断层、Fc4断层、Fc10断层、厂房CPD01探洞0+420m以里有一区域为III2类围岩为主，仅有较大断层f103通过，具备布置地下厂房条件，初拟该部位为深埋方案；CPD01探洞桩号0+200～0+360m，CPD05探洞桩号0+156～0+530m段，该段大部分为III类围岩，局部出现3块IV类区（分别沿探洞轴线长度约7m、7m、3m），基本具备布置地下厂房的条件，初拟该部位为浅埋方案。
3.3 深埋方案
3.3.1 厂房地质条件
地下厂房由主厂房、主变室、尾水闸门室、母线、尾水连接洞等组成。主厂房、主变室平行布置，轴线方向初拟N10°E，最小垂直埋深约370m，最小水平埋深约420m。主厂房尺寸长宽高为277.9m×29.6m×65.78m，与主变室间预留50m厚岩柱。 地下洞室置于中厚层砂岩内，岩性均一，岩质坚硬，微新，无卸荷，主要发育f01-97、f01-98、f01-100、f01-103、f01-105、f01-107、f01-108、f01-119共8条III级结构面。断层f01-103、f01-105、f01-107、f01-108、f01-119主要发育于主机间，产状以NW向为主，个别NNE，均为中陡倾角，主要由碎粒岩、碎粉岩组成，泥化、软化，结构较松散，两壁擦痕明显，见炭化现象。其中，断层f01-103带宽50～90cm，其余3条带宽一般10～30cm；除断層f01-108下盘影响带宽2～5m，呈碎裂结构外，其余断层影响带不明显。其中，断层f01-119走向与地下厂房轴线夹角较小，对地下洞室边墙围岩稳定影响较大。断层f01-97、f01-98、f01-100主要发育于副厂房，产状以NW向为主，中陡倾角，带宽一般10～30cm，主要由粗角砾、角砾组成，局部由碎粒岩、碎粉岩组成，结构较松散，与地下厂房轴线夹角较大，对边墙稳定性影响不大，对端墙稳定有一定影响。此外，在CPD01平硐0+600m处发育两条缓倾结构面，产状N50～70°W/SW∠3～5°，带宽1～3cm，局部宽15cm，主要由碎粒岩、碎粉岩夹角砾组成，结构较松散，炭化现象明显，见擦痕，与第②、第③组裂隙组合，易在顶拱形成不稳定块体，对地下厂房顶拱围岩稳定影响较大。
3.3.2 厂房轴线
厂址区断层、结构面均较发育，产状以NW向为主，个别NNE，均为中陡倾角。最大主应力大小及方向分别为18.17MP、N48.7°E，属中等级地应力区，岩石强度应力比=4～7，对厂房洞室群稳定影响最大的断层走向主要为N30～50°W/SW∠60～80°，均为陡倾角，同时主要考虑f103断层对厂房的影响，并兼顾优势结构面、地应力和枢纽布置，选择厂房洞室轴线为。
N10°E，与大部分断层、优势结构面能大角度相交，与主地应力小角度相交，并能同时兼顾枢纽布置。厂房轴线与厂区主要断层夹角在40～80°、与优势结构面夹角在40～90°、与主地应力夹角咋20～38.7°。
3.4 浅埋方案
该方案地下厂房位于CPD01平硐200～420m段，CPD05平硐180～305m段，布置与深埋方案基本相同。该部位III类围岩区仅约190m宽，厂房总长度约278m，宽度约105m在充分考虑断层、裂隙、枢纽布置等情况下，厂房轴线初拟N16°E，主机间布置在III内围岩中，副厂房、安装间均布置在IV类围岩区，洞室布置在IV围岩区对洞室围岩稳定影响非常突出，如图5。
地下洞室置于中厚层砂岩内，岩性均一，岩质坚硬，微新，无卸荷，岩体完整性差，以镶嵌结构为主，少量碎裂、次块状结构，地下洞室围岩类别以Ⅲ2类为主，Ⅳ类次之，少量Ⅲ1类。
地下厂房区域主要发育f01-35、f01-37、f01-38、f01-46、f01-66、f01-70、f05-30共7条III级结构面。断层f01-35、f01-37、f01-38主要发育于主机间，产状以NW向为主，中陡倾角，带宽一般10～40cm，主要由碎粒岩、碎粉岩及少量角砾组成，结构松散。与地下厂房轴线夹角较大。断层f05-30主要发育于副厂房。断层f01-46、f01-66、f01-70主要发育于安装间。上述断层与岩体内优势结构面同向，布置主要建筑物时应考虑断层的影响。在CPD05平硐0+253～0+305m段，岩体被第①组裂隙切割成5～10cm薄板，呈薄层状结构，成洞条件差，需采取适当的支护处理措施。在CPD01平硐0+320～0+360m段，产状N45°W/SW∠60°的小断层在该段较发育，间距一般1～3m，宽度一般3～5cm，主要由碎粒岩、碎粉岩组成，结构较松散，成洞条件差。
厂房轴线与厂区主要断层夹角在56～81°、与优势结构面夹角在29～90°、与主地应力夹角咋14～32.7°。
4 厂房位置比较
综合以上对比情况，本工程从洞室围岩稳定、枢纽布置、施工及工程安全方面考虑，选用深埋厂房方案。
5 结 语
地下厂房位置及轴线选择应综合考虑地质条件、枢纽布置顺畅、断层及结构面走向，分析各因素对枢纽安全运行、地下洞室围岩稳定的影响，进而选择最优地下厂房位置及轴线。
收稿日期：2018-9-23
作者简介：林起明（1979-），男，汉族，四川绵阳人，高级工程师，本科，主要从事水利水电设计等相关工作。