大峽水電站工程導流洞封堵設計

熊毅 許方盛 李雙霞 陳旺華 宋紅梅

(孝感市水利勘測設計院,湖北孝感 432000)

大峽水電站工程導流洞封堵設計

熊毅 許方盛 李雙霞 陳旺華 宋紅梅

(孝感市水利勘測設計院,湖北孝感 432000)

大峽水電站工程樞紐由擋水壩段、溢流壩段、發(fā)電引水建筑物、廠房和變電站等組成。水庫為中型水庫,樞紐工程為Ⅲ等,主要永久建筑物為3級建筑物,臨時建筑物為5級。工程施工后期利用壩體擋水、隧洞和溢洪道缺口聯(lián)合導流,本文介紹了該工程施工后期對導流洞的封堵設計方案,包括導流洞布置、進口封堵閘門設計、混凝土堵頭設計等。

大峽水電站 導流洞 封堵設計

1　工程概況

大峽水電站位于湖北省竹溪縣境內(nèi)，大壩攔截堵河西支泗河上游的一級支流，壩址以上流域面積482.70km2。該電站是泉河流域水電梯級開發(fā)的第三級，以發(fā)電為主，總庫容2038萬m3，裝機2× 10MW。工程樞紐由擋水壩段、溢流壩段、發(fā)電引水建筑物、廠房和變電站等組成。水庫為中型水庫，樞紐工程為Ⅲ等，主要永久建筑物為3級建筑物，臨時建筑物為5級。工程經(jīng)技術、經(jīng)濟比較后采用枯水期(11～3月)五年一遇(導流量129m3/s)作為初期導流標準、隧洞導流，后期利用壩體擋水，隧洞和溢洪道缺口聯(lián)合導流。

2　導流洞布置

導流隧洞和永久發(fā)電隧洞布置在右岸，導流隧洞進口軸線與水流向呈55.2°夾角，導流隧洞全長553m，其中與發(fā)電洞段相結合洞段長249.5m，導流洞進口底部高程495m，出口底部高程490.2m，與發(fā)電洞段會合處樁號為(導0+256.962)。由于導流洞與引水發(fā)電隧洞的斷面尺寸相差不大，且右岸巖石的成洞條件及進水條件較好，為節(jié)約工程投資，導流洞與發(fā)電洞采用兩洞合一方案，(導0+256.962)～(導0+506.425)段與發(fā)電洞共用，導流洞過流斷面5m(寬)×5.4m(高) (城門洞型)，進口段(導0+000~～導0+370)斷面采用鋼筋混凝土襯砌，其它斷面洞壁采用噴射8cm厚C20混凝土襯砌。導流洞封堵后，采用鋼筋混凝土襯砌發(fā)電洞水平段工期長，影響工程效益的發(fā)揮。因此，樁號(發(fā)0+187.347)至發(fā)電廠房段采用Φ3.6m壓力鋼管鋪設。

3　導流洞閘門設計

導流洞進口采取鋼閘門封堵，閘門型式為7×6.175m(寬×高)實腹式鋼閘門，孔口尺寸5×5.4m。導流洞進口底板高程為495m，擋水至557m，擋水設計水頭62m。門體主材Q235，7根主梁，梁高1.32m，主梁最大拉應力為145MPa，最大壓應力66MPa。閘門采用后止水，面板放置上游側。閘門自重26.8t，埋件重5.2t。閘門采用滑道支承，滑塊材料HT15－33。閉門時下閘水頭為2m，操作條件:動水2m水頭閉門，考慮封堵門槽異物等不可預見因素影響，閘門設計按3m水頭動水提升，清除異物后，進行再次封堵。計算啟閉力啟門力350kN。導流閘門的封堵采用臨時吊裝設施(60T吊車)。

4　導流洞混凝土堵頭設計

水庫校核洪水位(P=0.2%)586.73m、設計洪水位(P=2%)565.35m、正常蓄水位565m。封堵體長度按式L≥P/([τ]*A)計算。

式中:

L—封堵體長度，m;

P—封堵體迎水面承受的總水壓力，MN;

[τ]—容許剪應力，取0.2Mpa;

A—封堵體剪切面周長，A=18.65m。

經(jīng)計算，在校核洪水情況下水平推力P=19.3MN，封堵體長度L=5.2m。考慮到施工條件、巖體繞滲的影響，為安全計，設計封堵體長度取11m。導流洞封堵采取圍堰、臨時封堵和永久性封堵三步驟完成。為阻止閘門漏水對導流洞封堵的影響，在臨時封堵體前端修筑一圍堰，并在圍堰底部預埋φ300mm排水管，此排水管將穿過圍堰、臨時和永久封堵體，露出永久封堵體外并安裝閘閥，如此可根據(jù)實際情況靈活運用導流洞進口閘門及預埋排水管閘閥調(diào)節(jié)上游水位。導流洞內(nèi)圍堰修筑在導流樁號0＋178處(圍堰修筑在臨時封堵體上游5m左右)，采取預先裝好的粘土袋堆積而成，圍堰頂寬2m，高1.5m，上下游設計坡比均為1:0.5。封堵體位于右壩肩防滲帷幕與導流洞交接處(導0+183～0+194段)，為三級建筑物。導流洞封堵分臨時封堵段和永久封堵段兩部分，臨時封堵段長5m，采用二級配C20砼，并在其中摻10%微膨脹劑，立模后一次澆筑，永久段8m，澆筑方式與臨時封堵段相同。洞壁四周預埋固結灌漿管，進行固結灌漿，孔深5m，排距1.5m，固結灌漿分兩序進行，灌漿壓力為1Mpa。灌漿孔在導流洞封堵前形成。

封堵體立模澆筑前對導流洞四周破碎、松動的巖石予以清除并清洗干凈。封堵段頂部預埋接觸灌漿管，待充填混凝土初凝后，通過灌漿管灌注微膨脹水泥沙漿，充填巖石與混凝土間孔隙及裂隙。永久封堵段底部采用膨脹炸藥擴挖，C20混凝土封堵，封堵段尾部8m中部澆筑時適當摻入塊石，摻量不超過30%，塊石使用前清洗干凈。在永久性封堵體施工期間，圍堰內(nèi)預埋排水孔閘閥可根據(jù)實際情況隨時開啟，待永久性封堵體完工后，閘閥將關閉。

5　結語

按以上設計方案，大峽水電站導流洞的封堵施工順利實施。樞紐工程已于2009年3月通過竣工驗收，運行良好。

[1]孝感市水利勘測設計院.湖北省竹溪縣大峽水電站工程初步設計報告.2007(3).

[2]胡允楚.九峰水庫導流洞封堵設計與實施[J].小水電,2010(6).

[3]楊開春.淺談某水電站導流洞封堵門設計優(yōu)化[J].云南水力發(fā)電, 2016(6):97-98.