淺述雙橋水庫導(dǎo)流隧洞封堵優(yōu)化設(shè)計(jì)

(四川省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院規(guī)劃設(shè)計(jì)分院，四川 德陽，618000)

1 引言

水利水電工程建設(shè)中，一洞多用或臨時(shí)任務(wù)與永久任務(wù)相結(jié)合的隧洞布置，不僅可以解決由于樞紐中單項(xiàng)工程過多給布置上帶來的困難，還可減少工程量，降低造價(jià)。在峽谷河段筑壩，一般采用隧洞導(dǎo)流，將臨時(shí)性的導(dǎo)流隧洞部分封堵改建為放空隧洞，是減少放空隧洞工程量、節(jié)約投資的合理措施。為了降低進(jìn)口結(jié)構(gòu)造價(jià)、減小閘門水壓力、改善閘門運(yùn)行條件和解決淤堵等問題，常用的布置方式是“龍?zhí)ь^”型式。但為了避免空蝕，需做好“龍?zhí)ь^”段體形設(shè)計(jì)，控制不平整度。后期導(dǎo)流隧洞封堵時(shí)，需采用疊梁閘門擋水，隧洞擴(kuò)挖，微膨脹混凝土澆筑及預(yù)埋灌漿回路進(jìn)行固結(jié)灌漿、回填灌漿和接觸灌漿，大體積封堵體混凝土還需要考慮溫控措施。這些都是工程施工的重點(diǎn)及難點(diǎn)，其施工技術(shù)水平及質(zhì)量控制要求均較高，工期相對較長，且投資相對較大。

2 工程概況

平昌縣雙橋水庫位于巴河左岸一級支流龍?zhí)断希刂萍娣e33.3km2，是一座以灌溉為主，兼顧灌區(qū)農(nóng)村人畜飲水，并作為平昌縣城區(qū)應(yīng)急備用水源的中型水利工程。水庫正常蓄水位456.40m，總庫容1784×104m3，有效庫容1575×104m3，死庫容110×104m3，設(shè)計(jì)灌溉面積0.382萬hm2。

水庫樞紐工程包括攔河大壩、溢洪道、放空(導(dǎo)流)隧洞、取水隧洞等建筑物。導(dǎo)流隧洞位于大壩右岸，進(jìn)口底板高程為394.00m，出口高程為389.80m。與放空隧洞結(jié)合段斷面為3.6m×5.3m(寬×高)，隧洞采用城門洞型，洞長517.0m，在平面上導(dǎo)流隧洞成曲線布置，洞身采用鋼筋混凝土襯砌。

放空隧洞由進(jìn)口段、閘門豎井、城門型無壓段和出口消能段等組成，隧洞全長607.43m，布置在右壩肩溢洪道右側(cè)。該隧洞利用施工導(dǎo)流隧洞完善而成，導(dǎo)流時(shí)進(jìn)水口底板高程為394.00m，低于水庫淤沙高程403.00m，為滿足水庫淤積要求，施工完成后，進(jìn)口采用C10埋石混凝土封堵，然后新建放空泄洪隧洞進(jìn)口段，進(jìn)口底板高程為403.00m，滿足水庫放空要求。隧洞進(jìn)口有壓段長70.00m，采用矩形斷面尺寸為3.60m×3.60m(寬×高)，采用0.50m厚的C20鋼筋混凝土襯砌。閘門豎井段緊靠進(jìn)口段布置，豎井內(nèi)設(shè)檢修閘門和工作閘門各一扇，檢修閘門為平板鋼閘門，工作閘門為弧形鋼閘門。豎井后緊接城門型無壓隧洞，尺寸為3.60m×5.00m(寬×高)，坡降1/100，洞身長419.30m。出口消能采用挑流消能。導(dǎo)流放空隧洞縱剖面詳見圖1。

圖1 導(dǎo)流放空隧洞縱剖面

3 導(dǎo)流隧洞封堵設(shè)計(jì)

本工程采用斷流圍堰隧洞導(dǎo)流方式導(dǎo)流，枯期低水圍堰為4級，導(dǎo)流洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為10年。水庫分期設(shè)計(jì)洪水流量成果見表1，水庫壩址處各月平均流量成果見表2。

表1 水庫分期設(shè)計(jì)洪水流量成果

表2 水庫壩址處各月平均流量成果

為滿足大壩填筑安全和水庫盡早發(fā)揮效益，結(jié)合水文氣象資料，選定導(dǎo)流洞封堵時(shí)間為第三年4月，封堵設(shè)計(jì)流量選用10年一遇，4月月平均流量Q=0.729m3/s。

導(dǎo)流洞封堵首先采用導(dǎo)流洞口下閘封孔，然后澆筑混凝土堵塞(即放空洞底板高程403.00m以下“龍?zhí)ь^”部分)，封堵閘門為鋼筋混凝土疊梁閘門，導(dǎo)流洞封堵與放空洞“龍?zhí)ь^”一并施工成型。封堵施工期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，相應(yīng)時(shí)段(4月)洪水流量26.4m3/s。此時(shí)壩體、放空隧洞及溢洪道基本完成，具備蓄水條件，此時(shí)段來水量蓄于庫內(nèi)。放空隧洞底板高程403.00m以下“龍?zhí)ь^”部分施工完成后拆除403.00m高程以上部分疊梁閘門。

4 封堵設(shè)計(jì)優(yōu)化

施工中放空隧洞進(jìn)口開挖后揭示，洞臉上部崩坡積及強(qiáng)風(fēng)化巖體穩(wěn)定性較差，施工開挖中存在局部坍塌，必須及時(shí)對邊坡進(jìn)行支護(hù)并襯砌。進(jìn)口洞身段位于粉砂質(zhì)泥巖中，后段位于砂巖中。巖層平緩，走向與洞軸線交角11°。洞室圍巖弱風(fēng)化～新鮮，但位于砂、泥巖接觸面附近或位于粉砂質(zhì)泥巖中，圍巖分類屬Ⅳ類，圍巖不穩(wěn)定，砂、泥巖接觸面層間結(jié)合力差，易產(chǎn)生脫層、局部坍塌。根據(jù)開挖揭露的地質(zhì)條件和所提供的地質(zhì)預(yù)報(bào)資料及施工經(jīng)驗(yàn)分析，放空隧洞進(jìn)口洞段圍巖自穩(wěn)能力極差，洞室開挖后，圍巖應(yīng)力調(diào)整變化快且壓力大，需采取綜合有效的開挖及支護(hù)措施以確保施工安全。

根據(jù)工程實(shí)際情況，為優(yōu)化設(shè)計(jì)，考慮將放空隧洞“龍?zhí)ь^”段向前平移，由原設(shè)計(jì)隧洞內(nèi)“龍?zhí)ь^”調(diào)整為隧洞外“龍?zhí)ь^”?！褒?zhí)ь^”段結(jié)構(gòu)形式及尺寸不變，只是將“龍?zhí)ь^”向前延伸至洞外。導(dǎo)流隧洞完成導(dǎo)流任務(wù)后在進(jìn)口前的導(dǎo)流進(jìn)水明渠段澆筑放空隧洞的“龍?zhí)ь^”結(jié)構(gòu)，“龍?zhí)ь^”段接原導(dǎo)流隧洞進(jìn)口，進(jìn)口底板高程為403.00m，采用矩形斷面，尺寸為3.60m×3.60m(寬×高)，C20鋼筋混凝土襯砌厚0.50m。洞外延伸“龍?zhí)ь^”段底板與導(dǎo)流隧洞進(jìn)口明渠底板間采用C10埋石混凝土澆筑，兩側(cè)采用開挖洞渣回填。利用放空隧洞“龍?zhí)ь^”段下部C10埋石混凝土封堵導(dǎo)流隧洞進(jìn)口段明渠，封堵段長45.00m(樁號(hào)放0-115.00～放0-070.00)，封堵最大高度9.00m(高程394.00m～403.00m)。封堵優(yōu)化設(shè)計(jì)后放空隧洞結(jié)構(gòu)見圖2、圖3。

圖2 優(yōu)化設(shè)計(jì)后放空隧洞縱剖面

圖3 優(yōu)化設(shè)計(jì)后放空隧洞進(jìn)口段橫剖面

5 封堵技術(shù)措施

5.1 封堵時(shí)間

結(jié)合水文氣象資料，選定封堵時(shí)間為2012年1-2月，封堵設(shè)計(jì)流量選用10年一遇，月平均流量Q=0.158m3/s。封堵施工期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，相應(yīng)時(shí)段(1-2月)洪水流量1.28m3/s。

5.2 封堵施工

封堵段施工過程中，在封堵體前填筑土石圍堰，φ400波紋管臨時(shí)導(dǎo)流，封堵體施工完成后拆除圍堰、封堵導(dǎo)流波紋管?；炷敛捎梅謱訚仓┕?。根據(jù)工程具體情況、施工進(jìn)度安排，混凝土擬分5層進(jìn)行施工，分層高度分別為1.5m、2.0m、2.0m、2.0m、1.5m。混凝土由附近0.8m3拌和站拌制，5t～8t自卸汽車運(yùn)輸，2m3吊機(jī)吊1m3～2m3混凝土臥罐入倉，埋石人工拋填，組合鋼模板成型，插入式振搗器振搗密實(shí)，人工灑水養(yǎng)護(hù)。

6 結(jié)語

“龍?zhí)ь^”隧洞布置方式可解決放空隧洞、導(dǎo)流隧洞兩洞合一后的進(jìn)口淤堵問題，同時(shí)節(jié)約工程量及投資。但“龍?zhí)ь^”段洞挖施工及導(dǎo)流隧洞洞內(nèi)封堵施工難度較大，工期較長。本工程根據(jù)實(shí)際情況，采取“龍?zhí)ь^”段平移至洞外澆筑，并利用隧洞基礎(chǔ)封堵原導(dǎo)流隧洞的方式，有效降低了隧洞開挖、混凝土澆筑及隧洞封堵的施工難度，并且節(jié)約了工期及投資，取得了較好的效果。目前該工程已下閘蓄水并運(yùn)行良好。