某工程水工隧洞堵头设计施工总结

2014-10-28韦光林

黑龙江水利科技 2014年2期

韦光林

(安顺市水利水电勘测设计院，贵州安顺561000)

1 工程概况

导流洞1#、2#施工支洞均为城门洞型，底宽7 m，1#施工支洞洞高由6.85 m变化至14.17 m，2#施工支洞洞高由6.85 m变化至14.81 m。导流洞1#施工支洞全长106.39 m，进洞点高程EL621.277，与主洞0+99.68 桩号相交，洞身段进行中下层开挖时，支洞随主洞降坡，从1#支洞0 +65 桩号开始以15.7%的坡度降坡，与主洞交接处支洞洞底高程为EL613.296。

导流洞2#施工支洞全长109.6 m，进洞点高程EL620.022，与主洞0 +665 桩号相交，降坡开挖从2#支0 + 59 桩号开始，坡度 15.7%，坡底高程EL612.127。

导流隧洞1#、2#施工支洞封堵工程主要施工内容有:1#、2#支洞内基岩面清理、混凝土浇筑及回填灌浆等，主要工程量详见表1。

2 施工布置

1#、2#施工支洞封堵的施工道路可利用导流洞工程施工中所形成的道路。混凝土等材料经道路直接到达两施工面。

施工用风由导流洞施工中在1#、2#支洞口已经形成的压风站供应;施工用水由导流洞施工中在1#、2#支洞口已经形成的水池供应;施工用电沿用导流洞工程已形成的施工用电设备和线路，施工期间各协作部门均以对讲机作为主要通讯设备，以移动电话作为辅助通讯工具。

两条施工支洞封堵体均采用全断面浇筑法，一次浇筑完成。待基岩面清理、回填灌浆管预埋施工完成后进行堵头模架立，堵头模板采用散装小钢模板拼接成形，顶拱、边角等不规则部位采用木模板立模［1］。

表1 导流隧洞1#、2#施工支洞封堵主要工程量汇总表

3 水工隧洞堵头设计

3.1 施工支洞封堵体长度计算

根据某水电站大坝、溢洪道招标文件中各阶段导流、度汛标准，导流洞泄流阶段由导流隧洞泄流，坝体临时断面挡水，导流标准为200 a一遇的全年洪水，相应的设计流量为3 940 m3/s。

根据招标文件中相关水文资料可得3 940 m3/s流量对应的导流洞内1#支洞处水位为EL626，2#支洞处水位为EL625。两支洞与主洞交接处支洞洞底高程分别为EL613、EL612，由此可知此阶段两支洞的作用水头均为13 m。

由《水工隧洞设计规范》(SL279—2002)可知，计算公式为:

式中:L 为封堵长度，m;P 为堵头迎水面承受的总水压，N;［τ］为容许剪应力，取0.2 ～0.3 MPa;A 为堵头剪切面周长，m［2］。

将数据代入，计算得L ≥9.83 m。考虑到1#支洞在导流洞主洞封堵后仍受压，2#支洞不受压，两施工支洞封堵体长度仍取原设计值，即1#施工支洞封堵长度15 m，2#施工支洞封堵长度10 m。

3.2 导流隧洞堵头稳定计算

水库在正常蓄水位和校核洪水位情况下，导流隧洞堵头及堵头区围岩安全稳定，根据《水利水电工程施工组织设计手册》，抗剪断强度，计算公式为:

式中:P 为设计水头的总推力，以87.5 m水头计算;K 为安全系数，规范规定设计工况K =2.5，校核工况K =3;L、A、S 为堵头长度、断面面积和断面周长;r为混凝土容重，取r =2.5 t/m3;λ 为抗剪断面积有效系数，取0.7 ～0.75;f 为混凝土与岩石接触面的摩擦系数;C 为混凝土与岩石接触面的抗剪断凝聚力。各种荷载作用［3－5］。

式中:K1为摩擦力的分项系数，取1.3;K2为凝聚力的分项系数，取3;K3为水平推力荷载分项系数，取1;K4为混凝土自重分项系数，取0.9。

根据《混凝土重力坝设计规范》(SL319—2005)附录D，II 类围岩混凝土与岩石接触面抗剪强度指标(f=0.75 ～0.65，C=1.10 ～1.30Mpa)。并参照已建工程经验及本工程岩体抗剪断强度指标，取f =0.7，C =1.15 MPa。计算出堵头长度L =15 m。堵头位于导流隧洞0 +150 ～0 +165 m段，该位置岩性好，为II 类围岩。

3.3 结构设计

导流隧洞堵头为永久工程，属三级建筑物，设计洪水标准为50 a，校核洪水标准为500 a［6］。由于本工程堵头挡水位水头较高，堵头所受荷载大，因此堵头型式采用截锥形以增加堵头抗滑稳定性，扩挖后堵头最大断面尺寸B×H =7 m×7.65 m。底板及边墙布置锚筋(Φ20，L =2.6m，梅花型布置，间排距1.5 m)，为解决施工期堵头上游封堵闸门的渗漏排泄问题，在堵头底部布置2 根Φ150 排水管(待堵头回填灌浆后进行封堵)［7］。导流隧洞设计结构如图1 所示。

图1 导流隧洞设计结构

4 导流隧洞封堵施工

主要包括6个方面的内容:

4.1 布置插筋

在导流隧洞中布置Φ25 插筋，长度为2.0 m，间距2.0 m，深入基岩0.5 m，共计10 排，20 根，采用M3O 微膨胀水泥砂浆，基础面清理时先以反铲对底层虚渣进行清理，用自卸汽车经过施工支洞洞口运输到指定地点［8］。

4.2 钢筋制作安装

1#、2#支洞封堵分堵头A 和堵头B，中间设施工缝，以确保工程质量。

其中1#支洞封堵堵头A 无钢筋采用C25 混凝土回填，2#支洞封堵堵头A 两侧分别为1.5 m和2 m单层钢筋混凝土浇筑、靠近主洞段有6.5 m进入孔及钢衬结构。

4.3 立模

支洞封堵的模板主要为堵头模板，使用3015 钢模板，模板采用内拉外撑的方法加固，拉条采用φ14螺纹钢，仓外用双排脚手架支撑加固。

在仓位验收合格后，开始立模板，主要用小模板，底部与周边缝隙用木模封堵，拉杆间距0.8 m，焊缝长度至少10 cm，要满焊，部分拉杆要与堵头锚筋焊接牢固。

4.4 埋件安装

堵头A 和堵头B 中间施工缝设止水铜片，止水铜片应平整，表面的浮皮、锈污、油渍均应清除干净，如有砂眼、钉孔、裂纹应予补焊。为保证支洞封堵密实，仓号浇筑前在支洞顶部设回填灌浆管路。灌浆管以焊接形式固定在锚筋上，使灌浆管固定牢固，保证在施工过程中灌浆管不发生移位，管口伸出仓号外5 cm。混凝土浇筑过程中，对灌浆管路进行保护，确保管路畅通。