某水庫導流洞封堵設計實施研究

王婷婷 李良信 楊朋朋

摘 要:本文基于筆者多年從事水利工程設計的相關工作經驗,結合某水庫的工程案例,以水庫導流洞封堵設計為研究對象,論文首先探討了工程概況,進而分析了導流洞地質條件,在此基礎上,探討了封堵設計思路,全文是筆者結合工程案例的理論升華,相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞:水庫導流洞封堵設計

中圖分類號:TB21 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0061-01

1工程概況

某水庫工程任務以防洪、灌溉為主,結合供水、發電。壩址位于陶寺村上游約50m處,距金華城區35km,距湯溪鎮8km,廠址位于壩址下游約500m處。九峰水庫由攔河壩、溢洪道、發電引水建筑物、發電廠、升壓站等組成。攔河壩型式為混凝土面板堆石壩,最大壩高66.5m,壩頂長380m。溢洪道由進水渠、閘室段、泄槽段組成,布置于右岸,溢流堰頂高程139m,設3孔6m泄洪閘。發電引水建筑物由進水口、引水隧洞、調壓井、岔支管等組成,布置在右岸,進水口距右壩頭約120m。進水口為豎井式,底高程為100.5m,引水隧洞為圓形有壓隧洞,開挖洞徑3.7m,混凝土襯后洞徑為3.0m。發電廠裝機容量為2×3200kW。導流隧洞為6m×7m城門洞型,導流洞進口距壩軸線120m,底高程91m,出口距壩軸線約180m,底高程86.5m,直線穿越右岸山體,洞身長338m,進口段明渠長34m,出口段明渠長76m。

2導流洞地質條件

洞身圍巖為侏羅系上統西山頭組第四段(J3x4)流紋質晶屑熔結凝灰巖,淺灰紫～黃綠色,風化后呈灰黃～灰白色,塊狀構造,新鮮巖石致密、堅硬。山坡覆蓋第四系坡積(el—dlQ4)粉質粘土夾碎塊石層,厚1m～4m,主要分布于出口的山坡。出口地段河谷分布第四系全新統沖洪積(al-plQ4)砂礫卵石層,厚2.0m～7.0m,礫石呈次滾圓狀,粒徑以2cm～15cm為主,表部見薄層中細砂,主要分布于進出口高程以下的漫灘。隧洞沿線無區域性斷裂通過,主要節理發育有3組:N25°W,SW＜80°;N55°E,NW＜15°和N45°E,SE＜24°。節理以閉合為主,表部局部張開,延伸長。

3下閘封堵設計流量

水庫P=20％、10％時的月平均流量如下(見表1)。

封堵設計流量按8月份P=20％時的月平均流量5.4m3/s考慮。九峰水庫導流洞從2003年底開工,于2004年5月份完工驗收通過,按設計要求導流洞上、下游均已清理疏通,具備過流條件。水庫樞紐土建工程于2003年10月份招標,后由于移民政策處理難度較大,一直到2004年底大壩才進行基坑開挖。施工期間由于壩區移民工作難度大,攔河壩在2005年至2006年6月期間施工進度受到影響。2006年6月復工,并在2006年10月中旬河床截流,在2007年、2008年、2009年施工期間通過導流洞實現了安全度汛,在2010年8月下旬下閘封堵。

4封堵設計

根據施工總進度計劃,本工程下閘蓄水選擇在2010年8月底進行,下閘封堵設計流量為5.4m3/s(8月份P=20％時的月平均流量)。封堵分為臨時封堵和永久封堵。其中臨時封堵段采用“導流洞埋設鋼管拍門”(以下簡稱拍門)方式封堵。臨時封堵段位于導流隧洞的進口段(樁號導0-013～0-007m),其長度為6m。臨時封堵段導流采用在導流洞中心埋設鋼管(圓管,直徑為2·0m)導流,對導流洞進口段(樁號導0-013～0-007m)進行突擊封堵,在完成進口段臨時封堵混凝土后,再采用“拍門”對臨時導流鋼管進行截流及混凝土回填,然后在導流洞進口段頂拱上部120°范圍內進行回填灌漿。

根據所在市地區水文分析,8月份月平均流量約5.4m3/s,在非汛期4月份初,根據天氣情況統計分析,一般情況下導流洞過流水深約30cm～50cm,過流面積約1.8m2～3.0m2。在臨時導流期間,控制涌高水位不超過鋼管管頂(經水力計算分析,其過流能力約為7.5m3/s),鋼管過流面積不小于現有過水斷面積;擬采用的鋼管直徑為2.0m(斷面積為3.14m2),長度為8.5m。導流鋼管由專業生產廠家生產安裝,運至施工現場,節間通過手工電弧焊焊接。臨時封堵段設計按121m水位考慮(按8月份P=20％時的月平均流量5.4m3/s,考慮30d的蓄水量),設計水頭為30m。在臨時封堵段施工期間,加強關注天氣預報,選連續晴天突擊施工。

永久封堵段布置在導流隧洞樁號導0+073.5～0+083.5m段。永久封堵段設計按校核洪水位147.78m水位考慮,設計水頭為56.8m。在完成進口段混凝土封堵后,再對永久封堵段(樁號導0+073.5～0+083.5m)進行封堵施工。永久封堵段(樁號導0+073.5～0+083.5m)全斷面回填C20混凝土,在頂拱上部120°范圍內進行回填灌漿(如圖1)。

(1)封堵體設計。

導流洞封堵分為臨時封堵和永久封堵。臨時封堵段位于導流隧洞的進口段(樁號導0-013～0-007m);永久封堵段布置在導流隧洞樁號導0+073.5～0+083.5m段。經計算,臨時封堵段Lmin=1.45m,臨時封堵段長度采用6m,布置在導流隧洞進口段(樁號導0-013～0-007m)。經計算,永久封堵段Lmin=2.9m,永久封堵段長度采用10m,布置在導流隧洞樁號導0+073.5～0+083.5m段。臨時封堵段和永久封堵段均在頂拱上部120°范圍內進行回填灌漿,回填灌漿采用預埋回填灌漿管。回填灌漿待混凝土強度達70％后進行,灌漿壓力0.3MPa,灌漿采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。

(2)放水管設計。

由于導流洞封堵蓄水后,在封堵初期將使下游河道產生斷流,嚴重影響下游河道兩岸的生活用水及下游河道的生態用水。經綜合分析,采取在導流洞封堵體內埋設1根放水鋼管(圓管,直徑50cm)來進行放水,不使河道斷流;并分別在導流洞樁號導0-006m、導0+084.5m安裝蝶閥來進行控制。

參考文獻

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