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水利水电施工2010·第5期总第122期

沙牌水电站导流洞堵头设计与施工

宋荣礼1,谭华文2/(1.中国水利水电第十工程局有限公司；2.中国水利水电第八工程局有限公司)

【摘要】导流隧洞堵头施工工序复杂，工期控制亦相当严格。本文导流隧洞堵头承受水压力大，堵头断面设计为截锥形，堵头长度仅为洞径的1.96倍。堵头段的施工从原断面的扩挖、锚筋的施工、观测仪器的安装、混凝土的浇筑、回填灌浆至挡水运行仅34d。在施工过程中为确保高温条件下混凝土顺利泵送和浇筑质量采取了一系统的措施，并以理论计算和实测数据验证了这些措施的有效性。该研究对水工隧洞堵头的设计和施工具有参考价值，为类似工程提供了宝贵经验。

【关键词】导流隧洞堵头设计施工措施温度控制

1概述

沙牌水电站为引水式开发，主要建筑物由碾压混凝土拱坝，右岸1号、2号泄洪洞、引水发电系统和地面厂房组成。导流隧洞长380m,城门洞形，断面为6m×5.25m(高×宽)。堵头承受水压力达87.5m水头。导流隧洞封堵是该水电站蓄水的最后一项工程，导流隧洞封堵后，该水电站即可运行发电。

2堵头设计

2.1堵头设计的原则与假定

由于堵头设计在水工建筑物设计规范中没有相应条款可循，一般根据工程的具体情况，拟定出堵头的设计原则，并做出相应的假定进行计算。多数设计者采用的原则和假定如下：

(1)堵头属永久建筑物，设计和校核标准与相应的水工建筑物相似。

(2)堵头应安全可靠，稳定性和防渗性好，堵头应与大坝的防渗帷幕形成整体。

(3)水压力(必要时计入浮托力)是作用于堵头的唯一外荷载。

(4)堵头是水头荷载沿周界产生静剪力的刚性体，剪应力沿周边均匀分布。

(5)堵头混凝土的抗压强度是安全的，只做抗滑稳定计算。

(6)实际存在的地应力、围岩高低不平形成的嵌槽抗剪力等作为额外安全储备，不参与计算。

通过对已运行堵头的观测和分析，这些假定基本上满足了堵头的使用要求。近年来，采用有限元对一部分大型工程堵头和周围一定范围内的岩体进行分析计算，也证明了按上述原则和假定设计的堵头是完全能够长期安全运行的。

2.2堵头稳定计算

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。

2.2.1抗剪断强度公式

式中P——设计水头的总推力，以87.5m水头计算；

K——安全系数，规范规定设计工况K=2.5,校

核工况K=3;

L、A、S——分别为堵头长度、断面面积和断面周长；r—混凝土密度，取r=2.5t/m3;

△——抗剪断面积有效系数，取0.7～0.75;f———混凝土与岩石接触面的摩擦系数；

C——混凝土与岩石接触面的抗剪断凝聚力。

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2.2.2各种荷载作用的分项系数公式

式中K摩擦力的分项系数，取1.3;

K?——凝聚力的分项系数，取3;

K?水平推力荷载分项系数，取1;K?----混凝土自重分项系数，取0.9。

2.2.3计算结果

根据《混凝土重力坝设计规范》(SL319—2005)附录D,类围岩混凝土与岩石接触面抗剪强度指标(f=

0+150.05.250.75～0.65,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=1.15MPa。

0+150.0

5.25

计算出堵头长度L=15m。堵头位于导流隧洞0+150～0+165段，该位置岩性好，为IⅡ类围岩

2.3结构设计

5.567.65123°o排水管横断面锚筋0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年重现期洪水，校核洪水标准为500年重现期洪水。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=7m×7.65m。底板及边墙布置锚筋(φ20mm,L=2.6m,梅花形布置，间排距1.5m),为解决施工期堵头上游封堵闸门的渗漏排泄问题，在堵头

5.56

7.65

123°

o排水管

横断面

锚筋0

0.

0.

1:6

止浆片

流向

排水管

1:6

15

止浆片

纵断面

图1导流隧洞堵头结构图(单位：m)

2.4设计主要工程量

导流隧洞堵头设计工程量见表1。

表1导流隧洞堵头设计工程量表

序号

项目名称

单位

数量

备注

导流隧洞扩挖