東密水庫工程導(dǎo)流隧洞封堵設(shè)計

劉劍鋒

摘要：東密水庫導(dǎo)流隧洞與永久泄洪輸水隧洞采用“龍?zhí)ь^”形式結(jié)合，堵頭位于導(dǎo)流專用段。詳細(xì)介紹了堵頭結(jié)構(gòu)布置，可為類似工程的設(shè)計與施工提供參考。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)流隧洞，封堵設(shè)計

1.概況

東密水庫是一座以解決孟連壩區(qū)城鄉(xiāng)生活、農(nóng)業(yè)灌溉用水以及補(bǔ)充縣城工業(yè)用水為任務(wù)的中型水庫。樞紐工程包括大壩、溢洪道、導(dǎo)流泄洪輸水隧洞等建筑物。大壩為粘土心墻堆石壩，壩頂高程為1127.70m，最大壩高68.7m。

導(dǎo)流泄洪輸水隧洞布置于大壩右岸山體內(nèi)，一洞三用，兼有導(dǎo)流、泄洪和輸水功能。導(dǎo)流隧洞與永久泄洪輸水隧洞采用“龍?zhí)ь^”形式結(jié)合。導(dǎo)流隧洞由進(jìn)口明渠段、導(dǎo)流專用洞身段、導(dǎo)流泄洪輸水結(jié)合洞身段、出口閘室段、擴(kuò)散段、消力池段及護(hù)坦段組成，全長444m。進(jìn)口明渠段長6.0m，采用漿砌石結(jié)構(gòu)。隧洞進(jìn)口底板為1067.50m，洞身段長358.0m，其中導(dǎo)流專用段長92.6m，結(jié)合段長265.4m，洞身為圓形斷面，直徑2.5m，全洞采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚為0.4m，隧洞底坡為1/100。出口工作閘室段長16.0m，擴(kuò)散段及消力池段長54.0m，采用C25鋼筋混凝土襯砌，護(hù)坦段長10m，采用M7.5漿砌石結(jié)構(gòu)。導(dǎo)流隧洞堵頭段設(shè)于導(dǎo)0+069.057m～導(dǎo)0+079.057m樁號，長10.0m，采用C25素混凝土進(jìn)行封堵。

2.導(dǎo)流隧洞封堵規(guī)劃

2.1封堵段工程地質(zhì)

導(dǎo)流隧洞封堵段巖性為白堊系下統(tǒng)景星組上段（K1j2）灰、紫灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉細(xì)砂巖互層，中厚層狀。屬軟質(zhì)巖～較堅硬巖，呈強(qiáng)～弱風(fēng)化。巖層產(chǎn)狀N38～42°W/SW∠73～86°，巖層走向與洞軸線近于平行；節(jié)理裂隙中等發(fā)育；局部發(fā)育層間擠壓帶，一般寬約0.2～0.5m，成分為糜棱巖夾碎屑，巖質(zhì)軟弱，多已軟化，巖體完整性差，互層狀夾碎裂鑲嵌結(jié)構(gòu)。地下水埋深10～30m，開挖過程中出現(xiàn)坍塌、掉塊現(xiàn)象，洞室圍巖不穩(wěn)定～極不穩(wěn)定。

2.2水文氣象條件

孟連屬南亞熱帶濕潤氣候類型，四季不分明，冬季短而無嚴(yán)寒，兼有大陸性和海洋性氣候性特征。雨量充沛，年際變化較小，但年內(nèi)分配不均，年內(nèi)豐枯變化懸殊，5～10月為雨季，降水相對集中，此期間降水量占全年降水的近90%，11月～次年4月為干季，降水量僅占全年的10%左右。

2.3堵頭施工導(dǎo)流方式

由于檢修閘室位于導(dǎo)流泄洪輸水隧洞結(jié)合段，即封堵堵頭位于閘室之前。堵頭施工無法在閘門保護(hù)下進(jìn)行。且導(dǎo)流隧洞進(jìn)口高程為1067.5m，泄洪輸水隧洞進(jìn)口高程為1083.3m，高差僅15.8m，該高程范圍內(nèi)庫容僅90.04×104m3。在沒有水流下泄通道時，堵頭施工時間較短，無法保證堵頭正常施工完畢。故在堵頭施工期間，在堵頭內(nèi)埋設(shè)鋼管過流的導(dǎo)流方式。

2.4堵頭施工時段及導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

導(dǎo)流隧洞臨時堵頭施工完畢后，必須盡快進(jìn)行封堵施工，以便為“龍?zhí)ь^”反弧段改造提供施工條件，因此堵頭施工安排在枯期進(jìn)行，該時段的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用枯期P=10%，洪峰流量為17.6m3/s。

2.5導(dǎo)流鋼管設(shè)計

導(dǎo)流鋼管埋設(shè)于堵頭下部，導(dǎo)流鋼管為DN600，鋼管底部高于隧洞底板0.2m。并在導(dǎo)流鋼管前段（永久堵頭前）設(shè)置臨時C25混凝土堵頭，臨時堵頭長度2m。在永久堵頭后設(shè)置閥門。待永久堵頭施工完成，具備擋水條件，以及“龍?zhí)ь^”反弧段（泄0+056.057m～泄0+069.638m）鋼筋綁扎完畢后，關(guān)閉閥門，拆除閥門以后的導(dǎo)流鋼管，對“龍?zhí)ь^”反弧段混凝土進(jìn)行澆筑。堵頭施工期間，為防止雜物沖入導(dǎo)流隧洞，堵塞導(dǎo)流鋼管，在導(dǎo)流隧洞進(jìn)口處設(shè)置C25鋼筋焊接形成簡易攔污柵（25cm×25cm）。

3.導(dǎo)流隧洞堵頭設(shè)計

3.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

導(dǎo)流隧洞堵頭為永久建筑物，建筑物級別與大壩、輸水隧洞相同，為3級。堵頭永久運(yùn)行期設(shè)計洪水位和校核洪水位與大壩相同，即設(shè)計洪水位為1125.80m，校核洪水位1127.10m。堵頭處隧洞底板高程為1066.81m，相應(yīng)校核擋水水頭為60.29m。堵頭設(shè)計主要考慮結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與防滲效果。

3.2位置選擇及布置

一般要求堵頭布置在帷幕線上，與壩基防滲帷幕連接成防滲系統(tǒng)。但本工程大壩帷幕灌漿軸線與導(dǎo)流輸水隧洞軸線交點(diǎn)位于導(dǎo)流隧洞與泄洪輸水隧洞結(jié)合段上（樁號約為導(dǎo)0+164.265m），因此，堵頭不能布置在大壩防滲帷幕軸線上。為方便泄洪輸水隧洞“龍?zhí)ь^”反弧段的改造，導(dǎo)流隧洞堵頭布置在龍?zhí)ь^起坡點(diǎn)之前，即導(dǎo)0+069.057m～導(dǎo)0+079.057m段。該段圍巖不穩(wěn)定，洞身段采用了40cm厚C25鋼筋混凝土進(jìn)行襯砌。

3.3堵頭結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.3.1體型設(shè)計

考慮到隧洞斷面較小，堵頭體型按照柱形體斷面設(shè)計，即不開挖齒槽。

3.3.2抗滑穩(wěn)定計算

堵頭長度計算采用《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》（SL279-2016）第9.8.9條式（9.8.9-1）～式（9.8.9-3）推薦的抗剪斷強(qiáng)度公式。

KS≤R

S=∑P

R=f'∑W+C'∑λiAi

抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K取為3，根據(jù)上式計算，堵頭計算長度為7.5m，此長度為堵頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定所需的最小長度?？紤]到導(dǎo)流隧洞圍巖爆破松動等影響，采用堵頭長度為10m。

3.4材料

堵頭混凝土強(qiáng)度等級為C25，抗?jié)B等級W8，采用二級配（Dmax=40mm）泵送混凝土，混凝土中添加微膨脹劑（氧化鎂），摻量為3.5%。水泥擬采用42.5低熱水泥，或具有微膨脹性能的42.5級低熱或中熱硅酸鹽水泥。

3.5灌漿

3.5.1回填灌漿

堵頭頂部混凝土由于施工空間狹小，施工條件差，澆筑完成后通常仍有較大脫空區(qū)域，因此需要進(jìn)行回填灌漿，將堵頭頂部未能澆滿的空腔回填起來。灌漿范圍為順?biāo)矶摧S線方向與堵頭同長，環(huán)向頂拱120°范圍。灌漿孔排距2m，每排3孔，灌漿孔需穿透堵頭混凝土頂部澆筑面。

3.5.2固結(jié)灌漿

固結(jié)堵頭段爆破松動圍巖，需提高圍巖抗力。通過固結(jié)灌漿使圍巖原有軟弱面與結(jié)構(gòu)面得到封閉和補(bǔ)強(qiáng)，并達(dá)到一定的防滲效果。灌漿范圍為導(dǎo)0+067.057m～導(dǎo)0+079.057m段順?biāo)矶摧S線方向，灌漿段全長12m。全斷面施灌，每排6孔，排距2m，排間交錯布置，深入巖體深度1.6m。灌漿壓力采用0.5～0.6MPa。

3.6其它設(shè)計措施

（1）為提高堵頭與原混凝土之間的抗剪強(qiáng)度，堵頭施工前需對襯砌混凝土進(jìn)行鑿毛處理，鑿毛深度2cm，鑿毛表面需露出粗骨料。

（2）在堵頭與圍巖之間設(shè)置插筋來加強(qiáng)界面間的剪切抗力，插筋規(guī)格為 C22，長2m，錨桿深入襯砌混凝土及基巖共1.3m，外露0.7m，間距2.0m，梅花形布置。

4結(jié)語

由于本工程堵頭布置的特殊性，堵頭施工時段非常重要，必須在枯期進(jìn)行施工；而且隧洞斷面較小，堵頭施工工序較多。施工單位加強(qiáng)了施工組織，順利完成了堵頭和泄洪輸水隧洞反弧段混凝土澆筑。

（作者單位：云南省水利水電勘測設(shè)計研究院）