秀峰水库隧洞输水方式选择

2018-04-17刘杰杨以亮

城市建设理论研究（电子版） 2018年28期

刘杰杨以亮

贵州省黔南州水利水电勘测设计院贵州都匀 558000

正文：

一、工程概况

秀峰水库位于贵州省黔南州独山县基长镇，坝址距离狮然村约1.5km，距基长镇约15km，距离独山县约32km，距都匀市约98km，交通条件较为便利。水库径流汇集面积6km2，总库容259万m3，正常蓄水位931m，工程等别为Ⅳ等，工程规模为小（1）型。水库建成后，联合上道水厂，可解决基长镇45230人（设计水平年）饮水问题及12358头大牲畜25879头小牲畜饮水问题，设计水平年供水量238万m3。水库大坝为C15砌石混凝土重力坝，最大坝高40.5m。

二、隧洞布置

秀峰水库隧洞进口位于大坝下游约50m处的左岸坡，出口位于打显寨子西侧山脚，进出口大体垂直等高线布置，隧洞整体呈一直线，隧洞洞身段长2565m。本工程需要提水，隧洞为无压隧洞，洞身采用城门洞型断面，净宽2.5m，净高2.7m，顶拱中心角为120°，进口底板高程904.8m，出口底板高程904m，隧洞底坡i=0.0003。

三、隧洞地质条件

隧洞沿线地层为石炭系下统岩关组革老河段（C1y1）深灰、灰黑色中厚层灰岩夹钙质泥页岩，岩性为中硬岩夹软质岩，隧洞最大埋深172.4m，洞身段大部分位于地下水位线以下。其中Ⅲ类围岩段长度为768.8m，局部围岩稳定性差，可能产生塑性变形，暂时稳定，开挖后采用喷混凝土、系统锚杆或刚性支护；Ⅳ类围岩段长度为1240.4m，工程地质条件较差，围岩自稳时间较短，拱顶易坍落变形，时间效应较明显，可能产生较大的变形破坏，开挖后需采用喷混凝土、系统锚杆或刚性支护；Ⅴ类围岩段长度为555.8m，工程地质条件较差，围岩自稳时间较短，拱顶易坍落变形，时间效应较明显，可能产生较大的变形破坏，开挖后需采用喷混凝土、系统锚杆或刚性支护。

建议围岩参数值：Ⅲ类围岩，γ=2.5g/cm3，K0=10MPa/cm，φ=30°，C=1.0MPa，E=0.5GPa，μ=0.35，βe=0.4；Ⅳ类围岩,γ=2.3g/cm3，K0=5MPa/cm，φ=35°，C=0.4MPa，E=5.0GPa，μ=0.29，βe=0.3；Ⅴ类围岩，γ=2.1g/cm3，K0=1MPa/cm，φ=30°，C=0.1MPa，E=0.5GPa，μ=0.35，βe=0.2。

四、隧洞输水方式比选

本工程隧洞为无压隧洞，进口处为水池，出口接输水管道，选择隧洞穿管输水和隧洞明渠流输水两种方案进行比选，两方案洞线及洞身型式一致。

1、隧洞穿管方案

隧洞穿管输水方案Ⅲ类围岩段底部采用0.2m厚C20混凝土找平，直墙及顶拱采用80mm厚C20喷护；Ⅳ类、Ⅴ类围岩段采用0.3m厚C25钢筋砼全断面衬砌；进口从泵站高位水池接DN400球墨铸铁管并沿洞线铺设，出洞后接DN400球墨铸铁管输水管线。

隧洞穿管方案洞身断面示意图如下：

本方案主要工程量为：土石方开挖27289 m3，洞身支护砼7361 m3，DN400球墨铸铁管2707m，镇支墩砼640 m3。

2、隧洞明渠流方案

隧洞明渠流输水方案Ⅲ类围岩段底部及直墙段采用0.2m厚C20混凝土衬砌，顶拱采用80mm厚C20喷护；Ⅳ类、Ⅴ类围岩段采用0.3m厚C25钢筋砼全断面衬砌，进出口均设水池，洞身与水池直接相连，由于过流流量较小仅0.1058m3/s，洞身可视为一个调节池，出口水池后接DN350球墨铸铁管。

隧洞明渠流方案洞身断面示意图如下：

本方案主要工程量为：土石方开挖28039 m3，洞身支护砼7701 m3，水池砌筑174 m3。

3、方案比选

两方案工程布置相差不大，由于隧洞Ⅳ类、Ⅴ类围岩段较长，洞内穿管方案在支护措施上节约的工程量有限，而穿管方案需在洞内铺设管道，由于隧洞内空间有限，而单根DN400球墨铸铁管长6m，重约0.5t，施工难度较大；本隧洞长度较长，穿管方案后期运行检查较困难，存在洞内缺氧等安全隐患，明渠流方案运行期基本无需检查；穿管方案管道长度较长，水头损失大，管道需要选择400mm管径才能满足输水要求，而明渠流方案洞身段可视为调节池，该段水头损失可忽略不计，管道选择350mm管径即可满足输水要求；从工程投资来看，明渠流方案投资约2319万，洞内穿管方案投资约2445万，明渠流方案投资少126万。

通过上述两种方案对比可知，明渠流方案施工难度相对较小，运行管理方便，管系建筑物管径较小方便施工，工程投资较少，因此推荐隧洞明渠流输水方案。