石灰窯水庫(kù)輸水隧洞加固工程設(shè)計(jì)的改進(jìn)

盧昆生，向金寶

（云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)水務(wù)局，655000，曲靖）

一、工程概況

石灰窯水庫(kù)位于云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)寥廓街道辦事處石灰窯上營(yíng)村西南側(cè)，距曲靖市區(qū)20 km。水庫(kù)流域面積4.7 km2，總庫(kù)容 161.5萬(wàn) m3，水庫(kù)樞紐由大壩、溢洪隧洞、輸水低涵3部分組成，是一座?。?）型水庫(kù)。水庫(kù)經(jīng)多年運(yùn)行，老化現(xiàn)象日益嚴(yán)重，工程病險(xiǎn)主要表現(xiàn)為：大壩壩體、壩基、左右壩肩均存在不同程度的滲漏；大壩上游壩坡形態(tài)不規(guī)整，表面防浪護(hù)坡殘缺不全，沉陷變形及蠕動(dòng)跡象明顯；下游壩坡較陡，填筑材料強(qiáng)度較低，下游排水體未設(shè)置反濾層，浸潤(rùn)線位置較高，壩坡穩(wěn)定性差，不能正常運(yùn)行；大壩無(wú)觀測(cè)設(shè)施；輸水低涵設(shè)計(jì)流量不能滿足運(yùn)行要求，地基沿線存在不均勻沉降變形，洞身出現(xiàn)斷裂，接觸帶滲透嚴(yán)重，局部呈射流狀；金屬結(jié)構(gòu)銹蝕，啟閉方式落后，啟閉困難；管理所用房年久失修，墻體開(kāi)裂變形嚴(yán)重，存在較大安全隱患。

2007年10月編制完成了麒麟?yún)^(qū)石灰窯水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告,經(jīng)云南省水利廳組織專家對(duì)該工程初步設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)核，批準(zhǔn)該工程除險(xiǎn)加固的主要內(nèi)容是：①對(duì)大壩上游壩坡進(jìn)行修整，下游壩坡進(jìn)行培厚加固處理，翻修排水體；②對(duì)壩體及左右壩肩進(jìn)行帷幕灌漿；③封堵現(xiàn)有輸水低涵，新建輸水隧洞；④新建管理所；⑤增設(shè)大壩水平位移、沉陷位移及滲漏量、滲透壓力等觀測(cè)設(shè)施。

二、輸水隧洞工程設(shè)計(jì)

1.輸水隧洞工程布置

輸水隧洞為壩下低涵，設(shè)計(jì)流量不滿足運(yùn)行要求，地基沿線存在不均勻沉降變形，洞身出現(xiàn)斷裂，接觸帶滲透嚴(yán)重，局部呈射流狀。閘門為φ500 mm轉(zhuǎn)蓋閘，啟閉方式落后。本次除險(xiǎn)加固為封堵現(xiàn)有輸水低涵，新建輸水隧洞。

新建輸水隧洞位于大壩左側(cè)山體內(nèi)，豎井前為弧線段，豎井后為直線段，全長(zhǎng)184.19 m，主要分為進(jìn)口八字、進(jìn)口暗涵段、進(jìn)口有壓洞身段、閘室段、閘后無(wú)壓洞身段、出口暗涵段、消力池段、出口渠道段。進(jìn)口八字長(zhǎng)4.7 m，進(jìn)口暗涵段長(zhǎng)15 m，進(jìn)口有壓洞身段長(zhǎng)25.834 m，閘室段長(zhǎng)3.4 m，閘后洞身段長(zhǎng)120.702 m，出口暗涵段長(zhǎng)5.5 m，消力池段長(zhǎng)9.05 m。隧洞進(jìn)口高程為2011.12 m，新建閘室底板高程為2011.27 m，啟閉房底板高程為2028.688 m。進(jìn)口八字底板為C20混凝土，厚35 cm，邊墻為M7.5重力式擋土墻；暗涵、洞身為直墻圓拱式，采用C20混凝土襯砌，底板、邊墻、頂拱厚35 cm，凈空斷面尺寸為1.5 m×1.05 m＋0.75 m（寬×高＋拱矢）；消力池為C20混凝土襯砌，邊墻厚35cm,凈空斷面尺寸為1.5 m×2.0 m （寬×高）；檢修閘門為0.8 m×0.8 m橡膠止水平板鋼閘門，工作閘門為0.8 m×0.8 m鑄鐵銅止水閘門，啟閉機(jī)兩套，型號(hào)為L(zhǎng)G—150K。

本次輸水隧洞工程設(shè)計(jì)，如進(jìn)口段、暗涵段、洞身段、消力池等的配筋、結(jié)構(gòu)尺寸都按常規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在隧洞豎井的啟閉房底板、爬梯等設(shè)計(jì)方面作了一些改進(jìn)。

2.啟閉房底板設(shè)計(jì)

原啟閉房底板設(shè)計(jì)只考慮機(jī)座布置和500 mm×500 mm進(jìn)人孔，而忽視了一旦要更換閘門門葉或門框，就必須把啟閉房底板、啟閉房拆除的問(wèn)題，對(duì)以后閘門金屬結(jié)構(gòu)的維修、更換造成了很大的不便。雖然更換閘門門葉及門框概率很小，但從設(shè)計(jì)方面還是要考慮的。同樣位于麒麟?yún)^(qū)的陡山水庫(kù)，水質(zhì)酸性較重，閘門銹蝕嚴(yán)重，漏水量較大。針對(duì)這種情況，經(jīng)研究決定石灰窯水庫(kù)采用不銹鋼閘門。在該工程豎井啟閉房的設(shè)計(jì)中，總結(jié)以往設(shè)計(jì)中的不足，把進(jìn)人孔尺寸擴(kuò)大為1000 mm×1750 mm，孔周圍用角鋼嵌入并和底板鋼筋錨固，角鋼上方鋪設(shè)6 mm波紋鋼板。檢修時(shí)把鋼板移開(kāi)即可，這樣既不影響啟閉機(jī)的啟閉操作，又方便了以后閘門金屬結(jié)構(gòu)的更換與維修。同時(shí)啟閉房底板可以作為檢修平臺(tái)，不需要單獨(dú)設(shè)檢修平臺(tái)，節(jié)省了投資。啟閉房底板布置及檢修孔蓋板結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.豎井爬梯設(shè)計(jì)

豎井爬梯常規(guī)設(shè)計(jì)就是若干根間距相等形狀為“［”形的鋼筋與豎井井筒鋼筋錨固連接，這樣的爬梯鋼筋設(shè)計(jì)往往造成施工時(shí)井壁模板不好架設(shè)。模板通常為鋼模板，為了安裝爬梯鋼筋需在鋼模板上打眼，造成了模板的浪費(fèi)，增加了施工成本。如果爬梯位置改為木模，就會(huì)使木模和相鄰鋼模之間的連接整體性較差，給支撐加固模板帶來(lái)很大困難，澆筑過(guò)程中容易漲模，井壁平整度差，很難達(dá)到設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求；同時(shí)爬梯鋼筋每根都是獨(dú)立的，容易造成爬梯鋼筋前后左右移位，在豎向上很難形成一條直線，外觀較差。在該工程豎井爬梯的設(shè)計(jì)中，為了達(dá)到施工方便、外觀美觀實(shí)用的效果，在設(shè)計(jì)方面作了一些改進(jìn)。

爬梯鋼筋采用φ20鋼筋與兩端φ50鍍鋅鋼管焊接好，φ20鋼筋間距為400 mm，按間距2 m在鍍鋅管上焊接長(zhǎng)200 mm的鍍鋅管觸角。爬梯長(zhǎng)度可以根據(jù)豎井高度擬定，可以做成幾段，以安裝時(shí)吊裝方便為原則，各段安裝好后再把φ50鍍鋅鋼管各段接頭焊接起來(lái)即可。在井筒鋼筋安裝時(shí)，每2 m預(yù)埋一塊鋼板，與井筒鋼筋錨固連接好，鋼板尺寸可以適當(dāng)大一些，安裝爬梯觸角時(shí)可以在鋼板上進(jìn)行移動(dòng)調(diào)整。預(yù)埋鋼板可以和井筒鋼筋一起立模澆筑，拆模后把預(yù)埋鋼板找出，φ50鍍鋅鋼管爬梯觸角和預(yù)埋鋼板焊接好，各段爬梯φ50鍍鋅鋼管接頭焊接好，整個(gè)爬梯也就安裝完畢，達(dá)到了施工方便、外觀美觀實(shí)用的效果。爬梯鋼筋和鍍鋅管的直徑可以根據(jù)各個(gè)工程的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以牢固、實(shí)用、美觀為原則。