猴山水库供水系统设计

2010-06-26邵明贵王立明孙艳铭

黑龙江水利科技 2010年2期

关键词：取水口坝段洞室

邵明贵,王立明,孙艳铭

(1.辽宁省水利水电勘测设计研究院,沈阳 110006;2.辽宁润中供水有限责任公司,沈阳 110179)

1 供水系统设计

1.1 引水坝段设计

引水坝段位于溢流坝段与挡水坝段之间,坝段长19.00 m,坝顶宽度11.40 m,坝体上游面竖直,坝体下游边坡为 1∶0.72,坝高为52.00m,坝底宽度为32.00m。

引水坝段取水口的布置考虑了最低死水位的取水要求及水质条件,引水方式采用分层式取水。坝体在垂直方向错位布置了 2层取水口,每层设 1根取水钢管,钢管直径为D N1800。底层取水口考虑最低水位供水要求位于死水位之下,并保证最小淹没深度,同时又必须位于淤沙高程之上,最后选取进水口位于淤沙高程之上1.0m,可以满足各方面要求。上层取水口为主要取水口,考虑供水保证率与水质要求位于水库常遇水位之下10 m。

每层取水口均设有拦污栅、检修闸门、工作闸门和直径D N1800的压力引水钢管。各层取水口引水钢管交汇于坝体内下游侧的引水总管,由引水总管再向下游引出 2根钢管,将水送入下游侧的配水阀室,其中 1根钢管直径为 D N1800,用于城市与工业供水与输水隧洞相接,另外 1根钢管直径为D N1000,用于下游环境、农业用水。检修闸门和工作闸门均采用坝上移动门机启闭。配水阀室内每根钢管均设有锥形阀,用于减压消能和调节供水流量。

1.2 引水隧洞

1.2.1 输水隧洞洞线的选择

猴山水库至大风口水库的输水路线,根据现场勘查确定二条线路:

1)引水坝段接隧洞方案

引水坝段引水后,通过引水钢管与输水隧洞连接。引水隧洞进口位于猴山水库主坝下游70 m的狗河右岸,隧洞出口位于大风口水库主坝上游1 500 m,大风口水库北侧一沟谷内山体前缘。隧洞长6.36 k m,工程投资为 0.8亿元。

2)库区内建取水口接隧洞

1.2.2 隧洞洞泾确定

隧洞设计引水流量为9.4万m3/d。因为设计引水流量很小,如果只是考虑引水流量的要求,引水隧洞断面为1.5m×1.8 m就可以满足要求。本工程隧洞较长,如果断面过小,施工出渣比较困难,就需要修建很多支洞出渣。通过勘查隧洞沿线只有两处适合修建支洞,支洞间距为2.5k m,隧洞断面过小势必会影响隧洞的施工工期,从而增加工程的投资。因此本工程的隧洞洞泾的确定,应综合考虑引水流量、隧洞的开凿,隧洞出渣、施工工期等方面的因素,并进行综合比较。经综合考虑隧洞的施工断面型式为城门洞型,底宽为3.2 m,高为3.535 m,衬砌后隧洞断面为2.2m×2.235 m,底宽2.2 m,直墙高1.60 m,拱半径1.27 m,圆拱直墙断面,圆心角 120°。施工断面布置如图 1。

1.2.3 隧洞结构设计

1.2.3.1 支护设计原则

隧洞设计采用“新奥法”,依据《水工隧洞设计规范》、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》规定,喷锚支护作为初期支护。

为减少工程明挖造成工程占地范围较大、对环境破坏严重、管道连接段覆土过深造成管材增加等诸多不利影响,隧洞进出口均设置在强风化岩层中,进出口段设置钢支撑+喷射混凝土进行初期支护,永久支护采用钢筋混凝土衬砌,混凝土厚度0.4 m。

图 1 施工断面布置图

断层破碎带﹑发育的沟谷等V类围岩段,采用复合衬砌型式,一次支护采用喷锚混凝土0.15 m,二次支护为0.4 m钢筋混凝土衬砌。

岩石较好的 I I I、I V类围岩段,采用复合衬砌型式,侧墙及顶拱一次支护采用喷锚混凝土0.1m,二次支护为0.4 m钢筋混凝土衬砌。

1.2.3.2 隧洞衬砌型式

1)进口段(段长120 m)

该段洞室埋深在 15～30 m左右。洞室部位地层岩性为燕山晚期侵入的青灰～肉红色流纹斑岩,岩体基本呈强风化状,洞室部位强风化流纹斑岩单轴饱和抗压强度在11.9 MP a左右,属软岩。本段岩体原生节理较发育,节理面多平直光滑,泥质充填,呈微张～张开状。岩体完整性差。本段岩体弱透水,洞室开挖过程中将以滴水、渗水为主,局部呈线流状态。本段洞室围岩均为Ⅴ类。本段设置钢支撑 +喷射混凝土进行初期支护,二次衬砌混凝土厚度0.4 m。

2)洞室段(段长6 090m)

该段洞室埋深均在200.0m以上,其余埋深在130.0 m左右,最大埋深为350.0m。洞室部位地层岩性为燕山晚期侵入的青灰～肉红色流纹斑岩,为中硬～坚硬岩。本段岩体原生节理较发育,节理面多平直光滑,无充填,呈闭合状。岩体完整性差～较完整。本段岩体弱透水,洞室开挖过程中将以滴水、渗水为主,局部呈线流状态。本段洞室围岩应以Ⅱ、Ⅲ类为主。本段设置喷射混凝土0.1m进行初期支护,二次衬砌混凝土厚度0.3 m。

3)出口段(段长150 m)

该段洞室埋深均在30.0m以下,最浅为16m。洞室部位地层岩性主要为中生界白垩系义县组灰绿色凝灰岩,基本呈微风化～新鲜岩状,本段洞室围岩以Ⅳ类为主,约占 70%;其余多为Ⅲ类,约占 30%。本段设置喷射混凝土0.15 m进行初期支护,二次衬砌混凝土厚度0.4m。

1.3 引水系统工艺设计

输水洞全长为6.36 k m,隧洞断面为2.2m×2.235 m,底坡为 0.001,洞内水流为明流。隧洞通过引水钢管与混凝土引水坝段连接,引水钢管通过配水阀室,并在配水阀室内通过锥形阀减压消能和调节流量。在隧洞进口处设有排气井,以便排除引水钢管内的空气。隧洞出口采用无闸门控制,并设明渠与大风口水库水面衔接。