浅述双桥水库导流隧洞封堵优化设计

(四川省水利水电勘测设计研究院规划设计分院，四川 德阳，618000)

1 引言

水利水电工程建设中，一洞多用或临时任务与永久任务相结合的隧洞布置，不仅可以解决由于枢纽中单项工程过多给布置上带来的困难，还可减少工程量，降低造价。在峡谷河段筑坝，一般采用隧洞导流，将临时性的导流隧洞部分封堵改建为放空隧洞，是减少放空隧洞工程量、节约投资的合理措施。为了降低进口结构造价、减小闸门水压力、改善闸门运行条件和解决淤堵等问题，常用的布置方式是“龙抬头”型式。但为了避免空蚀，需做好“龙抬头”段体形设计，控制不平整度。后期导流隧洞封堵时，需采用叠梁闸门挡水，隧洞扩挖，微膨胀混凝土浇筑及预埋灌浆回路进行固结灌浆、回填灌浆和接触灌浆，大体积封堵体混凝土还需要考虑温控措施。这些都是工程施工的重点及难点，其施工技术水平及质量控制要求均较高，工期相对较长，且投资相对较大。

2 工程概况

平昌县双桥水库位于巴河左岸一级支流龙潭溪上，控制集水面积33.3km2，是一座以灌溉为主，兼顾灌区农村人畜饮水，并作为平昌县城区应急备用水源的中型水利工程。水库正常蓄水位456.40m，总库容1784×104m3，有效库容1575×104m3，死库容110×104m3，设计灌溉面积0.382万hm2。

水库枢纽工程包括拦河大坝、溢洪道、放空(导流)隧洞、取水隧洞等建筑物。导流隧洞位于大坝右岸，进口底板高程为394.00m，出口高程为389.80m。与放空隧洞结合段断面为3.6m×5.3m(宽×高)，隧洞采用城门洞型，洞长517.0m，在平面上导流隧洞成曲线布置，洞身采用钢筋混凝土衬砌。

放空隧洞由进口段、闸门竖井、城门型无压段和出口消能段等组成，隧洞全长607.43m，布置在右坝肩溢洪道右侧。该隧洞利用施工导流隧洞完善而成，导流时进水口底板高程为394.00m，低于水库淤沙高程403.00m，为满足水库淤积要求，施工完成后，进口采用C10埋石混凝土封堵，然后新建放空泄洪隧洞进口段，进口底板高程为403.00m，满足水库放空要求。隧洞进口有压段长70.00m，采用矩形断面尺寸为3.60m×3.60m(宽×高)，采用0.50m厚的C20钢筋混凝土衬砌。闸门竖井段紧靠进口段布置，竖井内设检修闸门和工作闸门各一扇，检修闸门为平板钢闸门，工作闸门为弧形钢闸门。竖井后紧接城门型无压隧洞，尺寸为3.60m×5.00m(宽×高)，坡降1/100，洞身长419.30m。出口消能采用挑流消能。导流放空隧洞纵剖面详见图1。

图1 导流放空隧洞纵剖面

3 导流隧洞封堵设计

本工程采用断流围堰隧洞导流方式导流，枯期低水围堰为4级，导流洪水标准重现期为10年。水库分期设计洪水流量成果见表1，水库坝址处各月平均流量成果见表2。

表1 水库分期设计洪水流量成果

表2 水库坝址处各月平均流量成果

为满足大坝填筑安全和水库尽早发挥效益，结合水文气象资料，选定导流洞封堵时间为第三年4月，封堵设计流量选用10年一遇，4月月平均流量Q=0.729m3/s。

导流洞封堵首先采用导流洞口下闸封孔，然后浇筑混凝土堵塞(即放空洞底板高程403.00m以下“龙抬头”部分)，封堵闸门为钢筋混凝土叠梁闸门，导流洞封堵与放空洞“龙抬头”一并施工成型。封堵施工期导流标准为10年一遇，相应时段(4月)洪水流量26.4m3/s。此时坝体、放空隧洞及溢洪道基本完成，具备蓄水条件，此时段来水量蓄于库内。放空隧洞底板高程403.00m以下“龙抬头”部分施工完成后拆除403.00m高程以上部分叠梁闸门。

4 封堵设计优化

施工中放空隧洞进口开挖后揭示，洞脸上部崩坡积及强风化岩体稳定性较差，施工开挖中存在局部坍塌，必须及时对边坡进行支护并衬砌。进口洞身段位于粉砂质泥岩中，后段位于砂岩中。岩层平缓，走向与洞轴线交角11°。洞室围岩弱风化～新鲜，但位于砂、泥岩接触面附近或位于粉砂质泥岩中，围岩分类属Ⅳ类，围岩不稳定，砂、泥岩接触面层间结合力差，易产生脱层、局部坍塌。根据开挖揭露的地质条件和所提供的地质预报资料及施工经验分析，放空隧洞进口洞段围岩自稳能力极差，洞室开挖后，围岩应力调整变化快且压力大，需采取综合有效的开挖及支护措施以确保施工安全。

根据工程实际情况，为优化设计，考虑将放空隧洞“龙抬头”段向前平移，由原设计隧洞内“龙抬头”调整为隧洞外“龙抬头”。“龙抬头”段结构形式及尺寸不变，只是将“龙抬头”向前延伸至洞外。导流隧洞完成导流任务后在进口前的导流进水明渠段浇筑放空隧洞的“龙抬头”结构，“龙抬头”段接原导流隧洞进口，进口底板高程为403.00m，采用矩形断面，尺寸为3.60m×3.60m(宽×高)，C20钢筋混凝土衬砌厚0.50m。洞外延伸“龙抬头”段底板与导流隧洞进口明渠底板间采用C10埋石混凝土浇筑，两侧采用开挖洞渣回填。利用放空隧洞“龙抬头”段下部C10埋石混凝土封堵导流隧洞进口段明渠，封堵段长45.00m(桩号放0-115.00～放0-070.00)，封堵最大高度9.00m(高程394.00m～403.00m)。封堵优化设计后放空隧洞结构见图2、图3。

图2 优化设计后放空隧洞纵剖面

图3 优化设计后放空隧洞进口段横剖面

5 封堵技术措施

5.1 封堵时间

结合水文气象资料，选定封堵时间为2012年1-2月，封堵设计流量选用10年一遇，月平均流量Q=0.158m3/s。封堵施工期导流标准为10年一遇，相应时段(1-2月)洪水流量1.28m3/s。

5.2 封堵施工

封堵段施工过程中，在封堵体前填筑土石围堰，φ400波纹管临时导流，封堵体施工完成后拆除围堰、封堵导流波纹管。混凝土采用分层浇筑施工。根据工程具体情况、施工进度安排，混凝土拟分5层进行施工，分层高度分别为1.5m、2.0m、2.0m、2.0m、1.5m。混凝土由附近0.8m3拌和站拌制，5t～8t自卸汽车运输，2m3吊机吊1m3～2m3混凝土卧罐入仓，埋石人工抛填，组合钢模板成型，插入式振捣器振捣密实，人工洒水养护。

6 结语

“龙抬头”隧洞布置方式可解决放空隧洞、导流隧洞两洞合一后的进口淤堵问题，同时节约工程量及投资。但“龙抬头”段洞挖施工及导流隧洞洞内封堵施工难度较大，工期较长。本工程根据实际情况，采取“龙抬头”段平移至洞外浇筑，并利用隧洞基础封堵原导流隧洞的方式，有效降低了隧洞开挖、混凝土浇筑及隧洞封堵的施工难度，并且节约了工期及投资，取得了较好的效果。目前该工程已下闸蓄水并运行良好。