司礼山

（遵义水利水电勘测设计研究院，贵州 遵义 563100）

0 引言

猫溪沟水库项目位于贵州省正安县凤仪镇境内，芙蓉河一级支流下游的田家坡河段，大坝距正安县城中心城区有五公里，距遵义市中心城区大约150 km。由于城市及经开区域水资源分布不协调，而且有关地区供水水源工程存在滞后现象，工程出现严重的缺水问题。根据《正安县城安场城区及经开区供水配置方案》，规划区范围内现状水源在满足灌溉农田用水的情况下只能向安场城区供水1.00 万m3/d。因正安县城安场城区城市规模的发展和经开区内各工业园区的相继建设，根据需水预测分析可知，随着正安县城安场城区规模的不断扩大、城市人口的迅速增加及经开区大量企业的相继建成，城市用水及工业用水将急剧增加，若不修建新的供水水源工程，水将成为制约安场城区区域经济社会发展的瓶颈，缺水将严重影响该区域经济社会的持续稳定发展和社会稳定［1]。因此，猫溪沟水库工程的建设是非常必要的，亦是十分迫切的。

1 导流标准及导流方式

1.1 导流标准选择

猫溪沟水库为小型水库，设计最高的坝高为44.5 m，工程等别为Ⅳ等，大坝、溢洪道等主要建筑为4 级建筑。按照《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303－2017）可知，导流建筑物为5 级建筑物，导流洪水标准为5 a 一遇（P=20%），水库大坝施工导流期为枯季11月～次年4月，相应5 a 一遇（P=20%）洪峰流量Q=68.7 m3/s。

1.2 导流方式

水库坝址河床平均比降约6.87‰，枯水期河水面宽19 m～22 m，河水深2.3 m～4 m。本工程采用全段围堰挡水+隧洞过本水库大坝为堆石混凝土重力坝，结合坝址地形及河水的导流方式。

2 导流洞封堵工程设计

2.1 进口封堵叠梁结构设计

导流隧洞为城门洞型，隧洞进口临时封堵闸槽净宽为4.0 m，净高为6.0 m，进口底板高程为537.00 m，顶部高程543.00 m，水库死水位556.00 m，正常蓄水位569.00 m，正常库容857 万m3，死库容为241 万m3。

猫溪沟水库计划从2020年4月初开始下闸蓄水，蓄水期下泄生态流量按0.367 m3/s。结合下闸蓄水计划安排及蓄水保证率计算，蓄水设计保证率取75%，蓄水流量按P=75%各月平均流量计。经计算，约13 d 可蓄到死水位，约39 d 可蓄到正常蓄水位。参照类似工程下闸封堵及堵头浇筑的施工工期，拟定猫溪沟水库导流隧洞进口临时封堵叠梁下闸安装以及闭气混凝土浇筑在6 h 内完成，永久堵头封堵混凝土浇筑在10 d 内完成，混凝土浇筑完毕约7 d 后，混凝土强度达到设计强度的70%，再进行顶部回填灌浆。

经水文计算，蓄水设计保证率取75%，4月份前10 d 水库可蓄水至高程554.13 m。经本工程的现场施工作业条件和综合分析，为了保证安全，封堵叠梁荷载计算时按死水位556.00 m设计，设计水头19 m。

导流隧洞进口封堵设双排叠梁封堵，叠梁间距1.0 m，单根叠梁设计长为4.6 m，宽0.35 m，高0.5 m，净跨4.0 m，双排叠梁下闸后采用水下C20 速凝混凝土闭气。

2.2 永久堵头结构设计

导流隧洞洞身段封堵采用C20 混凝土浇筑，结合导流隧洞开挖揭露地质条件，导流隧洞永久堵头布置在导流隧洞中部（桩号：导0+097.00～导0+112.00），长15.0 m，与大坝帷幕灌浆相接，使之形成完整的防渗体系。堵头段洞身顶拱预埋回填灌浆管，用于封堵段顶拱回填灌浆。

2.2.1 设计原则与假定

（1）本工程导流隧洞在大坝建成后进行永久封堵，堵头设在导流隧洞中部右坝肩坝轴线位置。堵头长度15.0 m，堵头中部底板高程536.23 m。

（2）堵头混凝土与洞身结触面的有效面积系数λ，有效接触面只考虑隧洞的底板和侧墙，λ＝0.7。

（3）堵头抗剪断稳定安全系数K：设计工况取3.0，校核工况取2.5。

（4）抗剪断稳定计算时，假定堵头混凝土为刚体，堵头挡水后，水压力均匀传递到堵头与周边混凝土结构的接触面上。

2.2.2 稳定复核

（1）堵头抗滑稳定复核计算。堵头混凝土横截面积为25.32 m2，按此断面根据《水利水电工程施工组织设计手册》P775 的抗剪断公式分别验算设计堵头的抗滑稳定情况。计算公式：

式中：L为堵头长度，m；K为安全系数：设计工况K≥3.0，校核工况K≥2.5；P为水平压力，t；A为堵头横截面面积，m2；γ 为混凝土容重，t/m3；f'为堵头混凝土与衬砌混凝土的摩擦系数；S为封堵堵头周边接触面长度，m；λ 为有效面积系数；C'为凝聚力，MPa。

根据上述设计基本参数和计算公式［2]，经计算，导流隧洞封堵堵头稳定复核成果见表1。

表1 封堵堵头稳定复核成果表

由表1 可知，导流隧洞封堵堵头抗滑稳定满足规范要求。导流隧洞封堵前须对堵头段的底板混凝土进行凿毛处理，侧墙和顶拱喷砼进行清除及高压冲洗，封堵后须作好堵头顶拱的回填灌浆。

（2） 堵头长度复核。根据《水工隧洞设计规范》（SL 279-2016）对封堵体的设计要求，堵体长度：

式中：L为堵头长度，m；P为封堵体迎水面承受的总水平压力，MN；［τ]为容许剪切应力，取0.2 MPa；A为封堵体剪切面周长（本复核只考虑底边长度及侧墙的高度），m。

根据上述设计基本参数和上式计算出堵头所需的长度见表2。

表2 封堵堵头长度复核成果表

由表2 可知，隧洞永久堵头最大长度只需3.29 m，结合本工程的规模、等别及重要性，导流隧洞实际封堵堵头长15.0 m，堵头长度满足要求。

3 导流洞封堵工程的施工

3.1 导流洞封堵工程施工要求

导流隧洞洞身段堵头混凝土浇筑严格按相关施工规范施工，封堵前先对导流隧洞堵头段的底板混凝土进行凿毛处理，侧墙和顶拱喷砼进行清除，并预先埋设回填灌浆管［3]。永久封堵前先进行进口临时封堵叠梁下闸及闭气混凝土浇筑，随后进行导流隧洞中部封堵段（长15.0 m）混凝土浇筑，堵体浇筑完毕后再进行回填灌浆施工。

3.2 导流洞封堵施工措施

导流隧洞的永久封堵堵头设在导流隧洞中部坝轴线处（桩号：导0+097.00～导0+112.00），与大坝防渗帷幕线相接。进口临时封堵叠梁下闸封堵后，再进行封堵段（长15.0 m）混凝土浇筑。堵头混凝土浇筑完毕后进行堵头段顶部的回填灌浆施工。洞内混凝土浇筑施工期间须做好照明及通风工作，安装专用照明线路及通风设备，确保施工安全。

导流隧洞封堵时，汽车吊或挖掘机配合人工就位在进口的预留临时封堵门槽中安装预制C25 钢筋混凝土叠梁。叠梁闸门制作时在叠梁两端预埋Φ50PE 管，作为吊装孔。安装前，先在各叠梁门底部绑扎棉絮止水，然后再分层安装，每层叠梁吊装完成后，采用棉絮或木塞将吊孔堵塞。两道叠梁闸门安装完成后，利用混凝土罐车配合泵送混凝土入仓浇筑两道叠梁门之间C20 早强速凝闭气混凝土，从出口观察有无渗水情况后再进入隧洞进行封堵施工。

临时封堵闸门施工通道为隧洞进口下游侧的临时施工道路，封堵时段为4月上旬，经计算，水库蓄水至该临时施工道路约需11 h，能够满足临时封堵闸门施工期间人员及设备撤离要求。

封堵堵头混凝土浇筑前，须对堵头段的底板混凝土进行凿毛处理，侧墙和顶拱喷砼进行清除及高压冲洗，安排在4月上旬，即导流隧洞进口临时封堵段施工完成后进行。凿毛可以通过使用高压水冲洗机、沙枪或手动凿来进行导流洞封堵施工工作。为了确保凿毛的功能性，在对砼进行浇筑之前应当清洁凿毛部分或用水冲洗，以清理浮动浆料和残留物［4]。

4 结语

综上所述，随着正安县城安场城区规模的不断扩大、城市人口的迅速增加及经开区大量企业的相继建成，城市用水及工业用水将急剧增加，若不及时开展导流洞封堵工作，水将成为制约安场城区区域经济社会发展的瓶颈，缺水将严重影响该区域经济社会的持续稳定发展和社会稳定。因此，猫溪沟水库工程的建设是非常必要的，对于导流洞封堵的设计与施工是十分迫切的。