石灰窑水库输水隧洞加固工程设计的改进

卢昆生，向金宝

（云南省曲靖市麒麟区水务局，655000，曲靖）

一、工程概况

石灰窑水库位于云南省曲靖市麒麟区寥廓街道办事处石灰窑上营村西南侧，距曲靖市区20 km。水库流域面积4.7 km2，总库容 161.5万 m3，水库枢纽由大坝、溢洪隧洞、输水低涵3部分组成，是一座小（1）型水库。水库经多年运行，老化现象日益严重，工程病险主要表现为：大坝坝体、坝基、左右坝肩均存在不同程度的渗漏；大坝上游坝坡形态不规整，表面防浪护坡残缺不全，沉陷变形及蠕动迹象明显；下游坝坡较陡，填筑材料强度较低，下游排水体未设置反滤层，浸润线位置较高，坝坡稳定性差，不能正常运行；大坝无观测设施；输水低涵设计流量不能满足运行要求，地基沿线存在不均匀沉降变形，洞身出现断裂，接触带渗透严重，局部呈射流状；金属结构锈蚀，启闭方式落后，启闭困难；管理所用房年久失修，墙体开裂变形严重，存在较大安全隐患。

2007年10月编制完成了麒麟区石灰窑水库除险加固工程初步设计报告,经云南省水利厅组织专家对该工程初步设计进行复核，批准该工程除险加固的主要内容是：①对大坝上游坝坡进行修整，下游坝坡进行培厚加固处理，翻修排水体；②对坝体及左右坝肩进行帷幕灌浆；③封堵现有输水低涵，新建输水隧洞；④新建管理所；⑤增设大坝水平位移、沉陷位移及渗漏量、渗透压力等观测设施。

二、输水隧洞工程设计

1.输水隧洞工程布置

输水隧洞为坝下低涵，设计流量不满足运行要求，地基沿线存在不均匀沉降变形，洞身出现断裂，接触带渗透严重，局部呈射流状。闸门为φ500 mm转盖闸，启闭方式落后。本次除险加固为封堵现有输水低涵，新建输水隧洞。

新建输水隧洞位于大坝左侧山体内，竖井前为弧线段，竖井后为直线段，全长184.19 m，主要分为进口八字、进口暗涵段、进口有压洞身段、闸室段、闸后无压洞身段、出口暗涵段、消力池段、出口渠道段。进口八字长4.7 m，进口暗涵段长15 m，进口有压洞身段长25.834 m，闸室段长3.4 m，闸后洞身段长120.702 m，出口暗涵段长5.5 m，消力池段长9.05 m。隧洞进口高程为2011.12 m，新建闸室底板高程为2011.27 m，启闭房底板高程为2028.688 m。进口八字底板为C20混凝土，厚35 cm，边墙为M7.5重力式挡土墙；暗涵、洞身为直墙圆拱式，采用C20混凝土衬砌，底板、边墙、顶拱厚35 cm，净空断面尺寸为1.5 m×1.05 m＋0.75 m（宽×高＋拱矢）；消力池为C20混凝土衬砌，边墙厚35cm,净空断面尺寸为1.5 m×2.0 m （宽×高）；检修闸门为0.8 m×0.8 m橡胶止水平板钢闸门，工作闸门为0.8 m×0.8 m铸铁铜止水闸门，启闭机两套，型号为LG—150K。

本次输水隧洞工程设计，如进口段、暗涵段、洞身段、消力池等的配筋、结构尺寸都按常规进行设计，在隧洞竖井的启闭房底板、爬梯等设计方面作了一些改进。

2.启闭房底板设计

原启闭房底板设计只考虑机座布置和500 mm×500 mm进人孔，而忽视了一旦要更换闸门门叶或门框，就必须把启闭房底板、启闭房拆除的问题，对以后闸门金属结构的维修、更换造成了很大的不便。虽然更换闸门门叶及门框概率很小，但从设计方面还是要考虑的。同样位于麒麟区的陡山水库，水质酸性较重，闸门锈蚀严重，漏水量较大。针对这种情况，经研究决定石灰窑水库采用不锈钢闸门。在该工程竖井启闭房的设计中，总结以往设计中的不足，把进人孔尺寸扩大为1000 mm×1750 mm，孔周围用角钢嵌入并和底板钢筋锚固，角钢上方铺设6 mm波纹钢板。检修时把钢板移开即可，这样既不影响启闭机的启闭操作，又方便了以后闸门金属结构的更换与维修。同时启闭房底板可以作为检修平台，不需要单独设检修平台，节省了投资。启闭房底板布置及检修孔盖板结构如图1所示。

3.竖井爬梯设计

竖井爬梯常规设计就是若干根间距相等形状为“［”形的钢筋与竖井井筒钢筋锚固连接，这样的爬梯钢筋设计往往造成施工时井壁模板不好架设。模板通常为钢模板，为了安装爬梯钢筋需在钢模板上打眼，造成了模板的浪费，增加了施工成本。如果爬梯位置改为木模，就会使木模和相邻钢模之间的连接整体性较差，给支撑加固模板带来很大困难，浇筑过程中容易涨模，井壁平整度差，很难达到设计及施工规范要求；同时爬梯钢筋每根都是独立的，容易造成爬梯钢筋前后左右移位，在竖向上很难形成一条直线，外观较差。在该工程竖井爬梯的设计中，为了达到施工方便、外观美观实用的效果，在设计方面作了一些改进。

爬梯钢筋采用φ20钢筋与两端φ50镀锌钢管焊接好，φ20钢筋间距为400 mm，按间距2 m在镀锌管上焊接长200 mm的镀锌管触角。爬梯长度可以根据竖井高度拟定，可以做成几段，以安装时吊装方便为原则，各段安装好后再把φ50镀锌钢管各段接头焊接起来即可。在井筒钢筋安装时，每2 m预埋一块钢板，与井筒钢筋锚固连接好，钢板尺寸可以适当大一些，安装爬梯触角时可以在钢板上进行移动调整。预埋钢板可以和井筒钢筋一起立模浇筑，拆模后把预埋钢板找出，φ50镀锌钢管爬梯触角和预埋钢板焊接好，各段爬梯φ50镀锌钢管接头焊接好，整个爬梯也就安装完毕，达到了施工方便、外观美观实用的效果。爬梯钢筋和镀锌管的直径可以根据各个工程的实际情况进行调整，以牢固、实用、美观为原则。