李家?guī)r水庫(kù)導(dǎo)流泄洪放空洞進(jìn)口閘室施工方案選擇

(四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，成都，610072)

1 工程概況

李家?guī)r水庫(kù)位于文井江山區(qū)河段，壩址位于四川省成都市崇州市懷遠(yuǎn)鎮(zhèn)青峰嶺社區(qū)境內(nèi)青峰嶺大橋上游約1.3km處。工程開發(fā)任務(wù)以城鄉(xiāng)供水為主，并為成都市提供應(yīng)急備用水源，兼顧灌溉、發(fā)電等綜合利用。

水庫(kù)總庫(kù)容17346萬(wàn)m3，正常蓄水位763.00m，水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水位764.14m，校核洪水位764.85m，大壩采用混凝土面板堆石壩，最大壩高123.0m。主要建筑包括擋水大壩、泄洪消能建筑物、引水發(fā)電和供水建筑物等，為Ⅱ等工程(大(2)型)，總工期54個(gè)月。

2 導(dǎo)流泄洪放空洞布置及閘室段永久結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 導(dǎo)流泄洪放空洞布置

導(dǎo)流泄洪放空洞進(jìn)口布置在距大壩軸線上游170m處，出口水流正對(duì)下游河床，平面上整體布置為一直線，隧洞出口高程設(shè)在下游校核洪水位以上，按無(wú)壓洞設(shè)計(jì)，結(jié)合施工導(dǎo)流方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，利用施工期的右岸導(dǎo)流洞改造作為永久運(yùn)行期的泄洪放空洞，按導(dǎo)流洞與泄洪放空洞完全結(jié)合考慮，初期承擔(dān)施工導(dǎo)流功能，后期承擔(dān)水庫(kù)泄洪沖沙和放空功能。導(dǎo)流泄洪放空洞平面布置見圖1。

圖1 導(dǎo)流泄洪放空洞平面布置

2.2 閘室段永久結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

導(dǎo)流泄洪放空洞包括引渠段、閘室段、無(wú)壓隧洞段、挑坎段及下游明渠段，閘室段到挑坎段全長(zhǎng)約585m。閘室采用岸塔式結(jié)構(gòu)，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)50m，寬19.0m，底板高程676.00m，閘室頂高程768.00m，凈高92.0m。塔井內(nèi)布置平板事故門1扇及弧形工作門1扇，事故檢修門孔口尺寸7.0m×9.0m(寬×高)，工作門孔口尺寸5.00m×5.40m(寬×高)。閘室段有壓進(jìn)口段頂板及兩側(cè)為橢圓曲線，頂部壓板斜率1∶4.0，壓板長(zhǎng)度14.40m。壓坡段孔口尺寸由7.0m×9.0m(寬×高)漸變?yōu)?.00m×5.40m(寬×高)。導(dǎo)流泄洪放空洞閘室段永久結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖2、圖3。

圖2 導(dǎo)流泄洪放空洞閘室段永久結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)縱剖面

圖3 導(dǎo)流泄洪放空洞閘室段永久結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)橫剖面

3 導(dǎo)流泄洪放空洞閘室段分期建成設(shè)計(jì)方案

3.1 閘室段分期建成導(dǎo)流工況下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

導(dǎo)流泄洪放空洞初期作為導(dǎo)流洞使用，導(dǎo)流期間洞身段按照永久結(jié)構(gòu)、襯砌一次施工成型，進(jìn)口閘室段及出口挑坎段則按導(dǎo)流前、后分兩期施工完成。

導(dǎo)流期間進(jìn)口閘室事故門后頂部壓板暫不施工，工作門槽段兩側(cè)結(jié)構(gòu)亦暫不收縮，出口挑流鼻坎段僅施工底板及底板以下的基礎(chǔ)齒槽，挑坎邊墻一次性澆筑到頂高程，開挖出口明渠使隧洞與下游天然河道順接。

導(dǎo)流完成后，閘室段進(jìn)行二次改造，完成事故門后頂部壓板及兩側(cè)漸變段施工，同時(shí)施工出口挑坎段，形成永久結(jié)構(gòu)。導(dǎo)流泄洪放空洞分期建成方案下閘室段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖4、圖5。

圖4 導(dǎo)流泄洪放空洞分期建成方案下閘室段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)縱剖面

圖5 導(dǎo)流泄洪放空洞分期建成方案下閘室段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)橫剖面

3.2 閘室段分期建成方案分析

分期建成方案優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)口閘室段阻水的頂部壓坡及兩側(cè)收縮斷面前期不施工，可以充分利用隧洞過流能力，使得隧洞過流期間水位降低，即降低導(dǎo)流圍堰工程量。

分期建成方案缺點(diǎn)主要為施工難度大，工程施工質(zhì)量難以保證，工期與安全風(fēng)險(xiǎn)等問題，具體如下：

(1)由于該部位為閘室重要受力結(jié)構(gòu)，原本的鋼筋配置就較多且鋼筋的直徑較大，分成兩期施工，使得結(jié)構(gòu)受力鋼筋配置發(fā)生變化，一二期混凝土經(jīng)改造需結(jié)合為整體受力結(jié)構(gòu)，二期混凝土內(nèi)的鋼筋需伸入一期混凝土結(jié)構(gòu)中。該方案在各期施工時(shí)結(jié)構(gòu)配筋較多，混凝土不易振搗密實(shí)，混凝土施工質(zhì)量難以保證。

(2)為了不因密集的外露鋼筋影響過流，還需要對(duì)影響過流的鋼筋折彎，后期再校直，該工序?qū)⒂绊懖糠咒摻钯|(zhì)量。

(3)為確保隧洞導(dǎo)流過水2年后所有預(yù)埋鋼筋滿足二期混凝土要求，需對(duì)外露的預(yù)埋鋼筋進(jìn)行細(xì)致的保護(hù)，增加錨板、鋼蓋板等施工措施，固定、焊接錨板及蓋板需消耗較多的人工，增加一期施工、質(zhì)量檢測(cè)等工作量，同時(shí)亦增加二期各項(xiàng)檢測(cè)工作量。

(4)一二期混凝土結(jié)合面鋼筋密集，影響鑿毛、粘結(jié)膠涂刷作業(yè)，澆筑倉(cāng)面較小，混凝土澆筑質(zhì)量難以保證。

(5)頂部壓坡一、二期混凝土之間存在反縫，要保證一、二期混凝土結(jié)合質(zhì)量難度大，存在較大的質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)。

(6)下閘后，事故檢修門擋水，門后一期混凝土較單薄，必須嚴(yán)格控制下閘改造時(shí)段，以保持較低的庫(kù)水位。

(7)二期改造需在下閘蓄水期間進(jìn)行，改造施工時(shí)間緊，工作面施工條件受限，弧門安裝困難。

4 導(dǎo)流泄洪放空洞閘室段一次建成設(shè)計(jì)方案

為降低下閘蓄水后閘室改造施工難度，確保泄洪放空洞施工質(zhì)量，加快改造施工進(jìn)度，避免分期施工給永久結(jié)構(gòu)帶來(lái)的不確定風(fēng)險(xiǎn)，技施階段提出導(dǎo)流泄洪放空洞進(jìn)口閘室一次建成方案，僅出口挑流鼻坎分兩期施工。

4.1 閘室段一次建成導(dǎo)流工況下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

導(dǎo)流泄洪放空洞初期作為導(dǎo)流洞，導(dǎo)流期間進(jìn)口閘室段及洞身段按照永久結(jié)構(gòu)、襯砌一次施工成型，并完成進(jìn)口工作弧門的安裝，僅出口挑坎段分導(dǎo)流前后兩期施工。

導(dǎo)流期間出口挑流鼻坎段僅施工底板及底板以下的基礎(chǔ)齒槽，挑坎邊墻一次性澆筑到頂高程，開挖出口明渠使隧洞與下游天然河道順接。導(dǎo)流完成后，施工出口挑坎段及出口消能的水墊塘，形成永久結(jié)構(gòu)。

4.2 閘室段一次建成方案分析

與分期建成方案相比，一次建成優(yōu)化方案不僅有利于進(jìn)口閘室施工質(zhì)量控制，也有利于施工總工期控制。一次建成方案取消了閘室段改造，使得導(dǎo)流洞施工期具備提前安裝弧形工作門條件，下閘后隧洞改造工作簡(jiǎn)化，將縮短改造工期(改造施工工期為直線工期)，對(duì)工期具有較大的補(bǔ)償作用，進(jìn)而有利于施工總工期控制。進(jìn)口閘室一次建成以及工作門提前安裝就位，也有利于蓄水期防洪度汛。

該方案由于導(dǎo)流期間過流能力降低，引起以下變化：

(1)截流戧堤及擋水圍堰加高，上游圍堰頂高程從698m加高到707m，導(dǎo)流工程量適當(dāng)增加。

(2)截流前需完成的一期工程移民控制水位需調(diào)整為704.3m，需將部分二期移民提前至一期完成。

4.3 兩方案施工工期對(duì)比分析

采用分期建成方案，改造工期安排如下：第五年4月1日導(dǎo)流泄洪放空洞下閘蓄水，為滿足下游河道生態(tài)等放水需求，經(jīng)下閘蓄水歷時(shí)計(jì)算；第五年5月上旬導(dǎo)流泄洪放空洞事故檢修門完全關(guān)閉后，方可進(jìn)行導(dǎo)流泄洪放空洞改造施工。洞內(nèi)弧形閘門安裝、二期混凝土澆筑等安排在第五年5～6月進(jìn)行，7～9月停工；出口挑流鼻坎施工安排在汛后的10～11月進(jìn)行，改造工期自第五年5月至11月，共7個(gè)月。

采用一次建成方案，出口改造工期安排如下：第五年5月上旬導(dǎo)流泄洪放空洞事故檢修門完全關(guān)閉后，進(jìn)行導(dǎo)流泄洪放空洞出口挑坎段改造施工，出口改造施工時(shí)間為5～6月，共2個(gè)月，可較分期建設(shè)方案縮短改造工期5個(gè)月。

5 結(jié)論

(1)導(dǎo)流泄洪放空洞進(jìn)口閘室采用一次建成方案，工程施工導(dǎo)流程序不變。

(2)采用一次建成方案使得下閘后隧洞改造工作簡(jiǎn)化，節(jié)省改造施工費(fèi)用；可縮短改造施工工期5個(gè)月，有利于施工總工期控制，有利于蓄水初期防洪度汛。

(3)從導(dǎo)流水力計(jì)算成果看，采用一次建成方案對(duì)臨時(shí)交通、移民等影響較小。

(4)兩施工方案臨時(shí)工程費(fèi)用基本相當(dāng)，采用一次建成方案，圍堰部分工程量增加在可接受范圍以內(nèi)，相較于永久工程費(fèi)用占比很小。

(5)針對(duì)類似高水頭工程的進(jìn)水口閘室，為避免二期施工部分與初期施工部位銜接處在高水頭運(yùn)行下出現(xiàn)薄軟環(huán)節(jié)，為降低施工難度，建議采用永久結(jié)構(gòu)一次建成方案。