大峡水电站工程导流洞封堵设计

2015-05-28熊毅许方盛李双霞陈旺华宋红梅

中国科技纵横 2015年9期

关键词：导流洞围堰导流

熊毅许方盛李双霞陈旺华宋红梅

(孝感市水利勘测设计院,湖北孝感 432000)

大峡水电站工程导流洞封堵设计

熊毅许方盛李双霞陈旺华宋红梅

(孝感市水利勘测设计院,湖北孝感 432000)

大峡水电站工程枢纽由挡水坝段、溢流坝段、发电引水建筑物、厂房和变电站等组成。水库为中型水库,枢纽工程为Ⅲ等,主要永久建筑物为3级建筑物,临时建筑物为5级。工程施工后期利用坝体挡水、隧洞和溢洪道缺口联合导流,本文介绍了该工程施工后期对导流洞的封堵设计方案,包括导流洞布置、进口封堵闸门设计、混凝土堵头设计等。

大峡水电站导流洞封堵设计

1　工程概况

大峡水电站位于湖北省竹溪县境内，大坝拦截堵河西支泗河上游的一级支流，坝址以上流域面积482.70km2。该电站是泉河流域水电梯级开发的第三级，以发电为主，总库容2038万m3，装机2× 10MW。工程枢纽由挡水坝段、溢流坝段、发电引水建筑物、厂房和变电站等组成。水库为中型水库，枢纽工程为Ⅲ等，主要永久建筑物为3级建筑物，临时建筑物为5级。工程经技术、经济比较后采用枯水期(11～3月)五年一遇(导流量129m3/s)作为初期导流标准、隧洞导流，后期利用坝体挡水，隧洞和溢洪道缺口联合导流。

2　导流洞布置

导流隧洞和永久发电隧洞布置在右岸，导流隧洞进口轴线与水流向呈55.2°夹角，导流隧洞全长553m，其中与发电洞段相结合洞段长249.5m，导流洞进口底部高程495m，出口底部高程490.2m，与发电洞段会合处桩号为(导0+256.962)。由于导流洞与引水发电隧洞的断面尺寸相差不大，且右岸岩石的成洞条件及进水条件较好，为节约工程投资，导流洞与发电洞采用两洞合一方案，(导0+256.962)～(导0+506.425)段与发电洞共用，导流洞过流断面5m(宽)×5.4m(高) (城门洞型)，进口段(导0+000~～导0+370)断面采用钢筋混凝土衬砌，其它断面洞壁采用喷射8cm厚C20混凝土衬砌。导流洞封堵后，采用钢筋混凝土衬砌发电洞水平段工期长，影响工程效益的发挥。因此，桩号(发0+187.347)至发电厂房段采用Φ3.6m压力钢管铺设。

3　导流洞闸门设计

导流洞进口采取钢闸门封堵，闸门型式为7×6.175m(宽×高)实腹式钢闸门，孔口尺寸5×5.4m。导流洞进口底板高程为495m，挡水至557m，挡水设计水头62m。门体主材Q235，7根主梁，梁高1.32m，主梁最大拉应力为145MPa，最大压应力66MPa。闸门采用后止水，面板放置上游侧。闸门自重26.8t，埋件重5.2t。闸门采用滑道支承，滑块材料HT15－33。闭门时下闸水头为2m，操作条件:动水2m水头闭门，考虑封堵门槽异物等不可预见因素影响，闸门设计按3m水头动水提升，清除异物后，进行再次封堵。计算启闭力启门力350kN。导流闸门的封堵采用临时吊装设施(60T吊车)。

4　导流洞混凝土堵头设计

水库校核洪水位(P=0.2%)586.73m、设计洪水位(P=2%)565.35m、正常蓄水位565m。封堵体长度按式L≥P/([τ]*A)计算。

式中:

L—封堵体长度，m;

P—封堵体迎水面承受的总水压力，MN;

[τ]—容许剪应力，取0.2Mpa;

A—封堵体剪切面周长，A=18.65m。

经计算，在校核洪水情况下水平推力P=19.3MN，封堵体长度L=5.2m。考虑到施工条件、岩体绕渗的影响，为安全计，设计封堵体长度取11m。导流洞封堵采取围堰、临时封堵和永久性封堵三步骤完成。为阻止闸门漏水对导流洞封堵的影响，在临时封堵体前端修筑一围堰，并在围堰底部预埋φ300mm排水管，此排水管将穿过围堰、临时和永久封堵体，露出永久封堵体外并安装闸阀，如此可根据实际情况灵活运用导流洞进口闸门及预埋排水管闸阀调节上游水位。导流洞内围堰修筑在导流桩号0＋178处(围堰修筑在临时封堵体上游5m左右)，采取预先装好的粘土袋堆积而成，围堰顶宽2m，高1.5m，上下游设计坡比均为1:0.5。封堵体位于右坝肩防渗帷幕与导流洞交接处(导0+183～0+194段)，为三级建筑物。导流洞封堵分临时封堵段和永久封堵段两部分，临时封堵段长5m，采用二级配C20砼，并在其中掺10%微膨胀剂，立模后一次浇筑，永久段8m，浇筑方式与临时封堵段相同。洞壁四周预埋固结灌浆管，进行固结灌浆，孔深5m，排距1.5m，固结灌浆分两序进行，灌浆压力为1Mpa。灌浆孔在导流洞封堵前形成。

封堵体立模浇筑前对导流洞四周破碎、松动的岩石予以清除并清洗干净。封堵段顶部预埋接触灌浆管，待充填混凝土初凝后，通过灌浆管灌注微膨胀水泥沙浆，充填岩石与混凝土间孔隙及裂隙。永久封堵段底部采用膨胀炸药扩挖，C20混凝土封堵，封堵段尾部8m中部浇筑时适当掺入块石，掺量不超过30%，块石使用前清洗干净。在永久性封堵体施工期间，围堰内预埋排水孔闸阀可根据实际情况随时开启，待永久性封堵体完工后，闸阀将关闭。