大风口水库输水洞洞身改造衬砌的设计.docVIP

大风口水库输水洞洞身改造衬砌的设计 　　摘要阐述了大风口水库输水洞工程的概况,概述了其地质条件及洞身改造加固的必要性,介绍了洞身改造设计方案及比较、工程设计及实施等,以供参考。 　　关键词大风口水库;输水洞;洞身改造;衬砌设计 　　中图分类号TV672.1文献标识码A文章编号 1007-5739(2010)05-0238-02 　　 　　大风口水库输水洞结构破损严重影响到大坝的安全。除险加固设计根据输水洞洞径狭小、降低外水受限及输水洞引用流量要求等特点,设计内衬钢管组合衬砌型式,解决了内水外渗隐患,同时也为施工创造了条件[1-4]。 　　1工程概况 　　大风口水库位于辽宁省绥中县前卫镇境内,石河中游,距县城西北40km处,是一座以防洪、工业供水、灌溉为主,兼有养鱼等综合利用的水利枢纽工程。水库总库容2.08亿m3,为大(2)型水利枢纽工程,水库工程等别为Ⅱ等,主要水工建筑物级别为2级,包括拦河坝、溢洪道及输水洞。水库枢纽主要建筑物防洪标准按100年一遇洪水设计,5 000年一遇洪水校核。受历史原因限制,工程经过多次改扩建,甚至包括大坝漫顶失事等事故,施工质量较差,较多尾工尚未彻底完成,因此工程需进行除险加固改造设计。 　　输水洞工程位于大坝右岸坝端,溢洪道左岸。输水洞由进口段、洞身段、出口段组成,全长235.7m。进口段设有拦污栅、检修闸门和渐变段,进口底高程81.537m,设有两孔7.5m×2.5m拦污栅、一孔2m×2m检修平板钢闸门。出口设置1.75m×1.75m工作弧形钢闸门。输水洞最大泄流量为39.65 m3/s,隧洞内壁衬砌30cm厚的钢筋凝土。输水洞出口采用消力池消能并连接至大风口总干渠。 　　2地质条件 　　输水洞从开挖至运行30多年,没有做过完整的地质勘探,设计时参照大伙房水库和新立屯水库(清河水库)地质报告,由于对地质条件认识不足,导致洞体上游80m因压水试验时岩石裂隙冒水事故。加固设计为探明整个输水洞轴线地质状况,委托辽宁工程勘察院进行输水洞地质勘探。 　　输水洞地处大坝右端下伏岩层,地层主要为燕山晚期侵入不同风化程度流纹斑岩,各风化带分布不稳定,层厚不均。输水洞围岩主要为微风化流纹斑岩,上覆强、中风化岩体厚度不大。结构面大多闭合,少量微张,平直光滑,主要结构面走向与洞轴线夹角小于30°。区域节理走向与输水洞轴线一致,节理组合不利于隧洞稳定。地下水活动干燥后渗水滴水。输水洞围岩工程地质分类为Ⅲ类,围岩稳定性属于局部稳定性差,围岩强度不足,局部可能产生塑性变形。输水洞围岩微风化流纹斑岩透水率为2.99~4.53Lu,渗透性等级为弱透水。初始设计与加固设计岩石设计参数对比表见表1。 　　3洞身改造加固的必要性 　　输水洞在1958年即已挖通,1959年遭遇洪水袭击,但洞身无较大变化,原设计输水洞洞径1.80m,但在实际开挖过程中很多地方都达到2.70m(平均),为加大输水洞泄量,同时主要为减少衬砌工程量,将其洞径改为目前的2.00m。 　　输水洞尽管不直接参与水库调洪,但输水洞结构破坏将直接影响大坝安全:一是由于洞身埋设于大坝坝端,结构破损引起内水外渗,加剧大坝右岸绕坝渗流,可能导致坝肩渗透破坏,甚至破坏黏土心墙防渗体,影响大坝结构安全。二是由于内水外渗,提高大坝下游侧坝坡孔隙水压力,影响坝坡稳定安全。由于输水洞按1974年洪水标准设计,随着后期水库标准提高而输水洞标准未相应提高,因此输水洞进出口闸门及出口明管结构均不能满足现有洪水标准,其任何部位结构破坏均将导致无法阻止库水从输水洞流出,特别是出口明管破坏水流将直接冲刷大坝坝坡,影响大坝安全。鉴于输水洞发生过裂隙冒水事故,同时施工质量较差,洞径开挖尺寸误差较大,衬砌混凝土蜂窝麻面、露筋、裂缝均较严重,因此有必要对输水洞结构进行加固,以确保大坝的运行安全。 　　4洞身改造设计方案及比较 　　结合施工、经济损失及社会影响,输水洞工程加固设计进口采用了水下施工方案,即洞身施工需依靠进口检修闸门挡水进行施工。参照辽宁省省内已成隧洞改造方案,加固设计重点比较了混凝土缺陷补强,全洞回填灌浆(第1方案)和钢管组合衬砌(第2方案)2个方案,方案要点如下。 　　第1方案:对未进行固结灌浆的洞身围岩进行固结灌浆,灌浆孔排距3.00m,每排6孔,对称布置,孔深1.50m,灌浆压力0.80MPa;全洞进行回填灌浆,灌浆孔排距3.00m,布置在拱顶120.00°范围内,灌浆压力0.30MPa。首先对裂缝和渗水点进行处理,对裂缝用人工将缝凿成一定宽度的V型槽,用水将缝槽冲洗干净,用YZJ-5(AB组合)化学浆材灌入槽内,凝固后形成完整组合。对于渗水孔,首选进行灌浆处理,将渗水点封堵。对于灌溉洞内表面蜂窝麻面处理,首先清除表面剥落疏松腐蚀和碳化的混凝土至