竹壽水庫輸水隧洞除險整治方案研究

鄧昌奇 謝新生 楊曉燕

（1.四川大學水利水電學院 四川 成都 610065；2.武警水電第三總隊 四川 成都 610036）

1 工程概況

竹壽水庫位于四川省涼山州會理縣黃柏鄉境內鲹魚河上游支流巖洞河上，距寧南縣城區80 k m，是一座以灌溉和城市供水為主，兼有防洪效益等綜合利用的中型水庫。水庫壩址以上控制集雨面積69 k m2，總庫容1152萬m3。水庫樞紐包括大壩、泄洪隧洞、輸水隧洞等。輸水隧洞為原導流洞改建，位于大壩左岸庫內，由放水閘和隧洞組成。目前放水閘已不能正常工作，由隧洞下游放水錐形閥控制放水。該水庫設計灌溉面積3.2萬畝，并向寧南縣城市供水500萬m3/年。輸水隧洞的整治對于下游灌溉取水、寧南縣城供水、日常運行管理均起到至關重要的作用。

2 輸水隧洞存在的病害問題

依據大壩安全評價報告及地勘報告，竹壽水庫輸水隧洞存在如下問題：

（1）放水閘地基層發生過垮塌，經過處理后一直運行至今。由于出現過垮塌問題，放水閘僅設有檢修閘，無工作閘門。實施放水要從壩下游輸水隧洞中的放水閥啟閉，日常運行管理維護極不方便，影響安全運行。

（2）輸水隧洞位于左岸O1h砂巖中，為利用原施工導流洞，前段有165 m未襯砌。未襯砌段圍巖為砂巖，裂隙較發育，洞頂有掉塊形成直徑約50 c m～80 c m的空腔；經長期放水沖刷，隧洞底板不平整的情況加劇；未襯砌段洞身有3處漏水點，底部有1 m多深的沖槽，局部有塌塊。

（3）放水錐形閥已經損壞，需更換。放水管的壓力管伸縮節也需要修理。

3 輸水隧洞整治設計方案

依據竹壽水庫輸水隧洞存在的問題，本次除險整治擬定了如下組合方案：

方案一：只針對輸水隧洞存在問題進行處理，即對原未襯砌隧洞段進行全斷面襯砌、漏水點局部防滲灌漿處理及更換放水閥和壓力管伸縮節。

方案二：將輸水隧洞進水口改建為塔式進水口，進水口位置不變，新建工作和檢修閘門以及啟閉系統；對原未襯砌隧洞段進行全斷面襯砌；漏水點局部防滲灌漿處理；拆除放水錐形閥。

方案三：在原進水口下游方向基巖穩定部位新建塔式取水口，另開挖一段隧洞連接到原隧洞的中段，形成龍抬頭連接洞段；連接點前設混凝土堵頭，堵頭上游隧洞段病害嚴重，廢棄不用，滲漏點可不做處理；下游剩余未襯砌洞段進行全斷面混凝土襯砌；拆除放水錐形閥。

3.1 輸水洞未襯砌部分的襯砌設計

對未襯砌的原輸水洞采取C 25鋼筋混凝土全斷面襯砌，襯砌厚度50 c m。對輸水洞底部的沖刷較深的部位，清基后用C 15混凝土回填。

3.2 原輸水洞滲漏處理

對洞中漏水部位進行灌漿處理。具體處理方法是：在漏水部位上下3 m范圍內，在洞壁上按梅花形布設鉆孔，孔距1 m，孔深1 m～2 m；灌漿材料用水泥漿，如果滲漏嚴重，可在灌漿液中添加速凝劑；灌漿壓力采用0.1 M P a～0.15 M P a。漏水出口處掏槽（鑿槽深10 c m～20 c m）用環氧砂漿封堵。

3.3 現進水口改造設計

該方案為利用原檢修閘位置改建塔式取水方式，位置在現檢修閘門正前方。

根據地勘報告，該處曾經產生過滑坡，因此需要對基礎加固處理，以便保證建筑物的穩定。進水口基礎直接建在斜坡上，為防止新舊混凝土連接不牢導致基礎下滑，新舊混凝土交界處采用鋸齒形。

設計進水口底板高程為死水位高程2370.10 m，進水口尺寸為1.2 m×1.5 m（寬×高），工作閘門后接漸變段，保證進水口與放水鋼管平順連接，放水鋼管仍采用直徑1 m的鋼管。進水口采用四面圓弧形，上唇與左右兩側采用直徑為1 m的圓弧與水流平順連接。下唇為便于放置攔污柵，向庫區內延伸1 m，采用直徑為1 m的圓弧平順相接。進水口進口處安置攔污柵，依次向里面為檢修閘門與工作閘門。進水口頂部豎井采用方形，寬度與原進水口寬度相同為3.8 m，長度為4.1 m。工作閘門與檢修閘門采用固定式卷揚機啟閉。

3.4 新建塔式進水口設計

經比較選擇，新建塔式進水口位置選擇在原進水口下游方向約70 m，進水口與原放水洞采取龍抬頭形式連接，連接段長度20 m（水平段2 m，轉彎段6.2 m，豎起段11.8 m）。放水塔底基礎放置于強風化下部巖體或弱風化巖體中，并對基礎進行固結灌漿處理，放水塔穩定安全可保障。

進水口底板高程定為現死水位高程2370.10 m，進水口尺寸為1.2 m×1.5 m（寬×高），以保證放原設計流量。工作閘門后接漸變段，保證進水口與放水洞平順連接。連接段采用直徑2 m的圓形洞，洞壁采用C 25砼襯砌，厚度30 c m。進水口采用四面圓弧形，上唇與左右兩側采用直徑為1 m的圓弧與水流平順連接，下唇向庫區內延伸1 m，采用直徑為1.0 m的圓弧平順相接。在擬建進水口前布置一段引水渠，渠底面高程2369.6 m，兩側以1∶0.5放坡。引水渠段在進水口處底寬5 m，向庫區方向以喇叭口形式擴大。放水塔上部采用寬度4.0 m，長度4.1 m的方形豎井。豎井壁厚60 c m。工作閘門與檢修閘門采用固定式卷揚機啟閉。

4 輸水隧洞整治方案比較分析

方案一：只針對輸水隧洞目前存在的病害問題進行了處理，工程量小，整治費用少，總投資126.65萬元。但放水問題沒有得到改善，日常運行仍要從壩下游輸水隧洞中的放水閥啟閉，運行管理極不方便。而且，進入原未襯砌輸水隧洞段進行全斷面襯砌及漏水點局部防滲灌漿處理時，施工交通極不方便，人員、材料及設備難以進入。

表1 三種方案對比分析表

方案二：將原進水口位置改建后可以徹底解決放水問題，日常運行管理方便，且將隧洞下游放水錐形閥及原堵頭拆除后，可以此作為施工交通入口，洞身段處理施工方便。但是，工程量大，且該處基礎地質條件差，曾發生過垮塌，安全性較差，基礎處理費用投入較大，總投資195.82萬元。

方案三：在原進水口位置下游方向新建取水口，既能徹底解決放水問題，又能保證基礎穩定，安全性好。而且，將隧洞下游放水錐形閥及原堵頭拆除后，可以此作為施工交通入口，洞身段處理施工方便。但是，需新建取水口及新開龍抬頭連接洞段，工程量大，總投資184.07萬元。

通過以上分析對比，三種方案都可處理輸水隧洞問題。方案一費用最少，但運行管理條件差，洞內混凝土襯砌、堵漏施工不方便；方案二及方案三都對輸水隧洞的運行維護條件有較大改善，而且便于洞內襯砌和防漏灌漿施工，但兩方案的工程量比方案一大，投資增加較多。權衡該水庫的重要性、投資效益及施工難易，方案二與方案三更優。方案二與方案三比較，洞身處理工程量大，放水塔基礎地質條件差，基礎處理工程量大，安全性差，且總投資大于方案三，故方案三更優。

因此，綜合投資、效益、安全性及施工難易程度等因素考慮，推薦方案三為最優整治方案。

5 結語

本文通過對竹壽水庫輸水隧洞病害詳細分析及方案比選，最終采取另選址新建塔式進水口方案，徹底解決了放水問題，且更利于洞身病害處理施工，目前該整治工程已施工完畢，取得了良好的效果。輸水隧洞的病害處理問題，是水利水電工程除險整治中的常見問題，對其處理的好壞，會影響到整個工程的功能發揮及運行安全。除險整治工程必須綜合考慮投資、效益、安全、工期及施工難度等因素，經多方案比較，選擇最優處理方案，才能真正科學、有效的解決病害問題。陜西水利

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