大峽水電站工程導(dǎo)流洞封堵設(shè)計(jì)

熊毅 許方盛 李雙霞 陳旺華 宋紅梅

【摘 要】大峽水電站工程樞紐由擋水壩段、溢流壩段、發(fā)電引水建筑物、廠(chǎng)房和變電站等組成。水庫(kù)為中型水庫(kù)，樞紐工程為Ⅲ等，主要永久建筑物為3級(jí)建筑物，臨時(shí)建筑物為5級(jí)。工程施工后期利用壩體擋水、隧洞和溢洪道缺口聯(lián)合導(dǎo)流，本文介紹了該工程施工后期對(duì)導(dǎo)流洞的封堵設(shè)計(jì)方案，包括導(dǎo)流洞布置、進(jìn)口封堵閘門(mén)設(shè)計(jì)、混凝土堵頭設(shè)計(jì)等。

【關(guān)鍵詞】大峽水電站 導(dǎo)流洞 封堵設(shè)計(jì)

1 工程概況

大峽水電站位于湖北省竹溪縣境內(nèi)，大壩攔截堵河西支泗河上游的一級(jí)支流，壩址以上流域面積482.70km2。該電站是泉河流域水電梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第三級(jí)，以發(fā)電為主，總庫(kù)容2038萬(wàn)m3，裝機(jī)2×10MW。工程樞紐由擋水壩段、溢流壩段、發(fā)電引水建筑物、廠(chǎng)房和變電站等組成。水庫(kù)為中型水庫(kù)，樞紐工程為Ⅲ等，主要永久建筑物為3級(jí)建筑物，臨時(shí)建筑物為5級(jí)。工程經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后采用枯水期（11～3月）五年一遇（導(dǎo)流量129m3/s）作為初期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、隧洞導(dǎo)流，后期利用壩體擋水，隧洞和溢洪道缺口聯(lián)合導(dǎo)流。

2 導(dǎo)流洞布置

導(dǎo)流隧洞和永久發(fā)電隧洞布置在右岸，導(dǎo)流隧洞進(jìn)口軸線(xiàn)與水流向呈 55.2°夾角，導(dǎo)流隧洞全長(zhǎng) 553 m，其中與發(fā)電洞段相結(jié)合洞段長(zhǎng)249.5m，導(dǎo)流洞進(jìn)口底部高程 495m，出口底部高程490.2m，與發(fā)電洞段會(huì)合處樁號(hào)為（導(dǎo)0+256.962）。由于導(dǎo)流洞與引水發(fā)電隧洞的斷面尺寸相差不大，且右岸巖石的成洞條件及進(jìn)水條件較好，為節(jié)約工程投資，導(dǎo)流洞與發(fā)電洞采用兩洞合一方案，（導(dǎo)0+256.962）～（導(dǎo)0+506.425） 段與發(fā)電洞共用，導(dǎo)流洞過(guò)流斷面5m（寬）×5.4m（高）（城門(mén)洞型），進(jìn)口段（導(dǎo)0+000～～導(dǎo)0+370）斷面采用鋼筋混凝土襯砌，其它斷面洞壁采用噴射8cm厚C20混凝土襯砌。導(dǎo)流洞封堵后，采用鋼筋混凝土襯砌發(fā)電洞水平段工期長(zhǎng)，影響工程效益的發(fā)揮。因此，樁號(hào)（發(fā)0+187.347）至發(fā)電廠(chǎng)房段采用Φ3.6m壓力鋼管鋪設(shè)。

3 導(dǎo)流洞閘門(mén)設(shè)計(jì)

導(dǎo)流洞進(jìn)口采取鋼閘門(mén)封堵，閘門(mén)型式為7×6.175m（寬×高）實(shí)腹式鋼閘門(mén)，孔口尺寸5×5.4m。導(dǎo)流洞進(jìn)口底板高程為495m，擋水至557m，擋水設(shè)計(jì)水頭62m。門(mén)體主材Q235，7根主梁，梁高1.32m，主梁最大拉應(yīng)力為145MPa，最大壓應(yīng)力66MPa。閘門(mén)采用后止水，面板放置上游側(cè)。閘門(mén)自重26.8t，埋件重5.2t。閘門(mén)采用滑道支承，滑塊材料HT15-33。閉門(mén)時(shí)下閘水頭為2m，操作條件：動(dòng)水2m水頭閉門(mén)，考慮封堵門(mén)槽異物等不可預(yù)見(jiàn)因素影響，閘門(mén)設(shè)計(jì)按3m水頭動(dòng)水提升，清除異物后，進(jìn)行再次封堵。計(jì)算啟閉力啟門(mén)力350kN。導(dǎo)流閘門(mén)的封堵采用臨時(shí)吊裝設(shè)施（60T吊車(chē)）。

4 導(dǎo)流洞混凝土堵頭設(shè)計(jì)

水庫(kù)校核洪水位（P=0.2%）586.73m、設(shè)計(jì)洪水位（P=2%）565.35m、正常蓄水位565m。封堵體長(zhǎng)度按式L≥P/（[τ]*A）計(jì)算。

式中：

L—封堵體長(zhǎng)度，m；

P—封堵體迎水面承受的總水壓力，MN；

[τ]—容許剪應(yīng)力，取0.2Mpa；

A—封堵體剪切面周長(zhǎng)，A=18.65m。

經(jīng)計(jì)算，在校核洪水情況下水平推力P=19.3MN，封堵體長(zhǎng)度L=5.2m?？紤]到施工條件、巖體繞滲的影響，為安全計(jì)，設(shè)計(jì)封堵體長(zhǎng)度取11m。導(dǎo)流洞封堵采取圍堰、臨時(shí)封堵和永久性封堵三步驟完成。為阻止閘門(mén)漏水對(duì)導(dǎo)流洞封堵的影響，在臨時(shí)封堵體前端修筑一圍堰，并在圍堰底部預(yù)埋φ300mm排水管，此排水管將穿過(guò)圍堰、臨時(shí)和永久封堵體，露出永久封堵體外并安裝閘閥，如此可根據(jù)實(shí)際情況靈活運(yùn)用導(dǎo)流洞進(jìn)口閘門(mén)及預(yù)埋排水管閘閥調(diào)節(jié)上游水位。導(dǎo)流洞內(nèi)圍堰修筑在導(dǎo)流樁號(hào)0+178處（圍堰修筑在臨時(shí)封堵體上游5m左右），采取預(yù)先裝好的粘土袋堆積而成，圍堰頂寬2m，高1.5m，上下游設(shè)計(jì)坡比均為1：0.5。封堵體位于右壩肩防滲帷幕與導(dǎo)流洞交接處（導(dǎo)0+183～0+194段），為三級(jí)建筑物。導(dǎo)流洞封堵分臨時(shí)封堵段和永久封堵段兩部分，臨時(shí)封堵段長(zhǎng)5m，采用二級(jí)配C20砼，并在其中摻10%微膨脹劑，立模后一次澆筑，永久段8m，澆筑方式與臨時(shí)封堵段相同。洞壁四周預(yù)埋固結(jié)灌漿管，進(jìn)行固結(jié)灌漿，孔深5m，排距1.5m，固結(jié)灌漿分兩序進(jìn)行，灌漿壓力為1Mpa。灌漿孔在導(dǎo)流洞封堵前形成。

封堵體立模澆筑前對(duì)導(dǎo)流洞四周破碎、松動(dòng)的巖石予以清除并清洗干凈。封堵段頂部預(yù)埋接觸灌漿管，待充填混凝土初凝后，通過(guò)灌漿管灌注微膨脹水泥沙漿，充填巖石與混凝土間孔隙及裂隙。永久封堵段底部采用膨脹炸藥擴(kuò)挖，C20混凝土封堵，封堵段尾部8m中部澆筑時(shí)適當(dāng)摻入塊石，摻量不超過(guò)30%，塊石使用前清洗干凈。在永久性封堵體施工期間，圍堰內(nèi)預(yù)埋排水孔閘閥可根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)開(kāi)啟，待永久性封堵體完工后，閘閥將關(guān)閉。

5 結(jié)語(yǔ)

按以上設(shè)計(jì)方案，大峽水電站導(dǎo)流洞的封堵施工順利實(shí)施。樞紐工程已于2009年3月通過(guò)竣工驗(yàn)收，運(yùn)行良好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孝感市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院.湖北省竹溪縣大峽水電站工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告.2007（3）.

[2] 胡允楚.九峰水庫(kù)導(dǎo)流洞封堵設(shè)計(jì)與實(shí)施[J].小水電，2010（6）.

[3] 楊開(kāi)春.淺談某水電站導(dǎo)流洞封堵門(mén)設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].云南水力發(fā)電，2016（6）：97-98.