引水隧洞衬砌结构的总体设计原则

锦屏二级水电站引水隧洞结构设计主要面临岩溶地下水引起的高外水压力和深埋引起的高地应力问题。设计秉承围岩是地下洞室的主要承载结构，采用喷锚支护、二次衬砌及高压固结灌浆等加固围岩的综合措施，形成复合承载结构，确保隧洞内表层松动圈围岩的稳定性，使之能给内部围岩提供三轴围压状态，依靠三轴围压应力状态下的内部围岩自身来承担隧洞开挖卸载地应力和高地下水压力，从而确保引水隧洞在深埋、内外水压力条件下的安全稳定性。根据开挖实际揭露的围岩地质条件、围岩类别以及相应的支护参数，及时实施系统喷锚支护，使围岩保持基本稳定，并在此基础上进行衬砌混凝土施工，混凝土衬砌进一步给围岩提供围压，在有盖重的条件下进行围岩固结灌浆，提高了围岩的完整性，增加了围岩的承载能力，同时还可保护浅层围岩免受水流长期冲刷，有利于降低水头损失。引水隧洞衬砌结构典型断面图见图1。

图1　引水隧洞衬砌结构典型断面图（单位：mm）

引水隧洞衬砌结构一般采用C25 W8钢筋混凝土，西端绿泥石片岩洞段及隧洞末端岩溶集中发育洞段采用C90 30 W8单掺PVA纤维钢筋混凝土。引水隧洞各洞段具体衬砌结构设计原则如下：

（1）引水隧洞地下水发育洞段采用透水衬砌结构。该类洞段引水隧洞混凝土衬砌厚度一般为60～80cm，隧洞沿线外水压力封堵后在远期工况预计可达8 MPa以上。隧洞混凝土衬砌的刚度和强度，相对于巨大的外水压力来说是极其微小的，外水压力必须依靠围岩支护及灌浆加固圈来承担。

因此，隧洞混凝土衬砌设计按不承受外水压力的透水衬砌结构考虑，即在地下水发育洞段的隧洞衬砌上半圈270°范围布置浅层减压孔，减压孔参数90@3.0m×3.0m，打穿衬砌并入岩10cm，减压孔需在混凝土衬砌完成回填灌浆和固结灌浆后施工。(www.xing528.com)

（2）引水隧洞西端绿泥石片岩等软岩洞段地质条件较差，围岩遇水软化，且在高地应力条件下围岩变形较大，混凝土衬砌与喷锚支护和围岩形成复合式衬砌结构共同承载。为确保隧洞长期运行的可靠性，需适当增加混凝土衬砌厚度，采用近似圆形衬砌断面，并结合水文地质条件和内水压力情况，采取措施尽量限制衬砌混凝土开裂，减少衬砌裂缝以及内水外渗对围岩的不利影响。

（3）引水隧洞两端近岸坡岩溶集中发育洞段，由于岩溶形态的存在，局部失去地应力约束，存在衬砌结构破坏和内水外渗风险，需通过置换、回填+固结灌浆的方案对岩溶进行针对性加固，部分恢复围岩弹抗，按限裂结构进行混凝土衬砌设计，混凝土衬砌和围岩以及灌浆加固圈共同组成防渗承载结构。

（4）引水隧洞其他深埋洞段地应力水平较高，围岩透水性弱，衬砌结构主要起抑制表层围岩进一步松弛、破裂的作用，防止支护系统在外水压力作用下垮塌，在有盖重的条件下进行浅层松弛破裂的固结灌浆，提高其完整性，形成围岩、系统支护和衬砌结构的复合承载结构，确保隧洞结构的长期稳定性。