□楊　丹（遼寧省大伙房水庫(kù)管理局）

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大伙房水庫(kù)輸水洞改造工程初步設(shè)計(jì)分析

□楊丹（遼寧省大伙房水庫(kù)管理局）

摘要：大伙房水庫(kù)輸水洞改造工程是大伙房水庫(kù)1958年8月竣工以來(lái)，首次對(duì)輸水洞進(jìn)行改造。輸水洞位于大伙房水庫(kù)主壩和一副壩之間的主壩左側(cè)，主要功能就是排泄洪水、引水發(fā)電、灌溉和先期施工導(dǎo)流，輸水洞主要由進(jìn)水渠、進(jìn)口控制段、主洞段、支洞1和支洞2，還有就是位于大伙房水庫(kù)正門內(nèi)的水庫(kù)景觀建筑的開閉室等部分組成。

關(guān)鍵詞：大伙房水庫(kù)；輸水洞改造；工程設(shè)計(jì)

1　工程概述

1.1工程概況

根據(jù)大伙房水庫(kù)輸水洞改造工程設(shè)計(jì)方案：對(duì)原支洞2（洞徑5.50m）樁號(hào)0+000～0+075.55段進(jìn)行擴(kuò)挖，成洞洞徑為6.50 m；對(duì)原支洞2-1、2-2洞徑由4.00 m擴(kuò)挖至5.00 m，樁號(hào)范圍0+075.55～0+157.00，出口由2.25 m×2.25 m，擴(kuò)挖至3.40 m× 3.40 m；更換支洞2-1、2-2出口工作閘門，拆除重建出口啟閉機(jī)室；對(duì)消能塘及尾渠進(jìn)行加固處理。

1.2工程區(qū)地質(zhì)條件

工程區(qū)位置屬于遼東山地丘陵區(qū)，地形骨架受北北東向地質(zhì)構(gòu)造格局控制。地貌單元為剝蝕地形-丘陵-圓頂狀高丘及侵蝕堆積地形-山間沖洪積-樹枝狀窄谷地。

工程區(qū)內(nèi)地下水類型主要為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩種類型，出口段洞室頂部分別為全風(fēng)化花崗片麻及松散的第四系沖洪積物，此兩段以富水性較強(qiáng)的砂礫和全風(fēng)化巖為主，一般為強(qiáng)透水。地下水化學(xué)類型較簡(jiǎn)單，為重碳酸硫酸鈣鎂型，PH值介于6.60～6.70，多為中性水，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)、混凝土具有微腐蝕性。

1.3泄洪支洞地質(zhì)條件

1.3.1洞室進(jìn)口段（樁號(hào)0+000～0+105.00，段長(zhǎng)105.00 m）

洞室揭露的巖性為太古代花崗片麻巖（M1），弱風(fēng)化，巖石強(qiáng)度不均一，多為中硬巖～堅(jiān)硬巖；巖體較完整；節(jié)理裂隙較發(fā)育，地下水以滴水為主。洞室埋深30 m左右，圍巖整體較穩(wěn)定，局部穩(wěn)定性差，圍巖以Ⅲ類為主。

1.3.2洞室出口段（樁號(hào)0+105.00～0+157.00，段長(zhǎng)52.00 m）

本段洞室圍巖為強(qiáng)～弱風(fēng)化花崗片麻巖；巖石強(qiáng)度不均，為較軟巖～中硬巖；巖體較完整～完整性差；節(jié)理裂隙較發(fā)育；地下水以滴水為主，局部線流。洞室埋深10.00～35.00 m?？紤]洞室埋深、上部強(qiáng)風(fēng)化巖及原開挖成洞形成的松動(dòng)圈松動(dòng)巖體等因素影響，該段圍巖穩(wěn)定性較差，自穩(wěn)時(shí)間較短，綜合評(píng)定為Ⅳ類圍巖，本段洞室擴(kuò)挖時(shí)應(yīng)采取必要的超前支護(hù)措施，泄洪支洞洞室圍巖初步分類見表1。

表1　泄洪支洞洞室圍巖初步分類表

1.4啟閉機(jī)室地質(zhì)條件

啟閉機(jī)室在原基礎(chǔ)上拆除重建（樁號(hào)148.40～157.00），基礎(chǔ)已開挖至弱風(fēng)化巖，基礎(chǔ)斷面基本不變。其周邊巖性上部為第四紀(jì)素填土，厚約4.50 m；下部為全、強(qiáng)、弱風(fēng)化花崗巖。啟閉機(jī)室基礎(chǔ)處于地下水位之下，開挖時(shí)應(yīng)采取必要的排水、防滲及支擋措施，并應(yīng)考慮邊坡穩(wěn)定問題。含卵石粘土質(zhì)砂層滲透系數(shù)建議值在45 m/d。臨時(shí)開挖邊坡建議值：第四紀(jì)素填土：1:1.50，全風(fēng)化巖：1:0.75，強(qiáng)～弱風(fēng)化巖：1:0.30。

1.5主要工程地質(zhì)問題

1.5.1洞室圍巖穩(wěn)定問題

隧洞出口段（0+105.00～0+157.00）洞室埋深10.00～35.00 m。考慮洞室埋深、上部強(qiáng)風(fēng)化巖以及原開挖成洞的松動(dòng)圈松動(dòng)巖體等因素影響，該段圍巖穩(wěn)定性較差，自穩(wěn)時(shí)間較短，在開挖過程中可能引起失穩(wěn)、塌方，應(yīng)加強(qiáng)圍巖變形觀測(cè)，并及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行超前支護(hù)。

1.5.2隧洞涌水問題

隧洞穿越大部分為低山丘陵區(qū)，出口段穿越一級(jí)階地區(qū)。地下水類型主要為基巖裂隙水及松散巖類孔隙水。洞線區(qū)域內(nèi)地下水主要接受大氣降水及少量庫(kù)水繞壩滲流補(bǔ)給。

隧洞出口段穿越全風(fēng)化較深的山丘及一級(jí)階地，洞室頂部圍巖主要為全、強(qiáng)風(fēng)化巖及第四系松散巖類。強(qiáng)風(fēng)化巖節(jié)理裂隙發(fā)育，地下水主要為基巖裂隙水，據(jù)前期勘察的壓水試驗(yàn)成果，巖體透水性多為弱透水；全風(fēng)化巖、第四系松散巖，均為強(qiáng)透水地層，地下水類型以孔隙潛水為主。風(fēng)化作用可形成一定的匯水構(gòu)造，地下水較豐富，洞室部位地下水受壓力水頭（約10.00～35.00 m）及各滲透介質(zhì)對(duì)水頭壓力的折減作用控制，隧洞開挖過程中大部分洞段將以面狀滴水為主，局部線狀流水，一般不會(huì)產(chǎn)生突發(fā)性涌水。

1.5.3隧洞出口邊坡穩(wěn)定性及滲水問題

隧洞出口樁號(hào)0+147.00～0+157.00段處于渾河左岸一級(jí)階地區(qū)，頂部為第四紀(jì)素填土（含卵石粘土質(zhì)中粗砂）強(qiáng)透水層，下伏強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖，巖面緩傾向洞線下游，軟化系數(shù)較高（0.76），不利于上覆松散巖體的穩(wěn)定，暴雨后和振動(dòng)易滑坡。本段擴(kuò)挖主要涉及到開挖邊坡穩(wěn)定及滲水問題。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，并類比同類工程，含卵石粘土質(zhì)砂層滲透系數(shù)建議值45.00 m/d；開挖邊坡建議值：含卵石粘土質(zhì)砂層1:1.50，坡腳處應(yīng)采取反壓措施；全風(fēng)化巖1:0.75；強(qiáng)、弱風(fēng)化巖1:0.30；防滲和排水措施可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行合理布置，主要采取在洞臉上方的不穩(wěn)定砂、土體外圍布置排水溝槽，或修建支擋建筑，集中引排至洞室出口下游。

1.5.4其它

隧洞段所在區(qū)域?qū)儆谳椛湔?chǎng)和鈾正常場(chǎng)，巖石中放射性元素含量和比活度屬于正常水平，對(duì)人的輻射及對(duì)水質(zhì)影響非常低；本隧洞埋深較淺，不會(huì)產(chǎn)生巖爆及地溫異?，F(xiàn)象，無(wú)有害氣體來(lái)源。

2　工程建設(shè)內(nèi)容與設(shè)計(jì)

2.1輸水洞改造工程主要建設(shè)內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)

輸水洞改造由輸水洞進(jìn)口維修改造主要包括進(jìn)口攔污柵檢修和進(jìn)口閘門及啟閉機(jī)室檢修；泄洪設(shè)施改造主要包括對(duì)原設(shè)計(jì)的泄洪支洞、出口控制段、消能塘及尾渠段幾部分的改造；流量調(diào)節(jié)主要是在泄洪支洞出口處設(shè)置調(diào)流閥，對(duì)輸水洞下泄流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。

根據(jù)《大伙房水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》（除險(xiǎn)加固工程已于2005年汛前完成），大伙房水庫(kù)總庫(kù)容為22.68×108 m3，水庫(kù)工程規(guī)模為大（1）型，工程等別為Ⅰ等，確定主要泄水建筑物輸水洞級(jí)別為1級(jí)。

根據(jù)建筑物級(jí)別，確定各建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)如下：輸水洞設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為千年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為可能最大洪水（PMF）；消能防沖建筑物消能塘的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇。

2.2工程設(shè)計(jì)

2.2.1輸水洞進(jìn)口維修改造

進(jìn)口攔污柵改造包括攔污柵槽的人工水下清運(yùn)和對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的防腐處理：采用一次除銹、噴鋅100.00微米以上，環(huán)氧銀灰漆兩遍封閉。

進(jìn)口閘門及啟閉機(jī)室改造主要包括更換漏水的閘門上下水封，對(duì)破損的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行修補(bǔ)，對(duì)產(chǎn)生銹蝕的金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行除銹及防腐處理，增加閘門鎖定裝置等。

2.2.2泄洪設(shè)施改造

對(duì)原泄洪支洞前端樁號(hào)0+00.00～0+75.55段進(jìn)行擴(kuò)挖，成洞洞徑由5.50 m擴(kuò)挖到6.50 m；對(duì)支洞2-1及2-2樁號(hào)0+75.55～0+139.00段進(jìn)行擴(kuò)挖，成洞洞徑由4.00m擴(kuò)挖到5.00m；樁號(hào)0+139.00～0+148.40仍設(shè)置漸變段，斷面型式由5.00 m洞徑圓形斷面漸變?yōu)閿嗝娉叽鐬?.40 m×3.40 m的正方形斷面。

原輸水洞控制段全部拆除重建，新建閘門控制段樁號(hào)不變，仍設(shè)置2扇工作閘門控制泄洪，孔口尺寸為3.40 m×3.40 m（寬×高），設(shè)計(jì)泄流量為409.40 m3/s。

對(duì)原設(shè)計(jì)消能塘進(jìn)行改造加固后繼續(xù)使用，其中消能塘起止樁號(hào)、設(shè)計(jì)尺寸、前端及末端底板高程均保持不變，改造加固主要包括底板和側(cè)墻加厚以及在塘內(nèi)設(shè)置輔助消能工兩項(xiàng)措施，加固措施及參數(shù)通過水工模型試驗(yàn)驗(yàn)證。

尾渠應(yīng)急防護(hù)工程目前已施工完成，設(shè)計(jì)對(duì)消能塘與下游尾渠應(yīng)急防護(hù)工程之間的轉(zhuǎn)彎段和連接段均進(jìn)行加固處理，樁號(hào)0+217.50～0+321.34，主要加固措施是在原設(shè)計(jì)漿砌石護(hù)底與護(hù)坡基礎(chǔ)之上增加鋼筋混凝土護(hù)砌，厚度300.00 mm。

2.2.3流量調(diào)節(jié)

流量調(diào)節(jié)主要是在泄洪支洞出口處設(shè)置調(diào)流閥，對(duì)輸水洞下泄流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。根據(jù)計(jì)算，選擇直徑2.00 m調(diào)流閥可以滿足調(diào)流要求，其調(diào)節(jié)流量區(qū)間為8.00～47.00 m3/s。

3　輸水洞改造工程施工組織設(shè)計(jì)

泄洪支洞擴(kuò)挖施工期間需進(jìn)行封閉，考慮尾水渠下游回水在尾渠下游修建圍堰，工程結(jié)束后圍堰拆除。汛前灌溉期需通過支洞1及電站向下游供水，支洞2需進(jìn)行臨時(shí)封堵，封堵體在2014年6月末汛期之后進(jìn)行拆除。

采用氣腿式風(fēng)鉆鉆孔人工裝藥，部分地段采用手風(fēng)鉆鉆孔進(jìn)行補(bǔ)充，非電毫秒雷管導(dǎo)爆索硝銨炸藥爆破，Ⅲ類圍巖每個(gè)工作循環(huán)進(jìn)尺3.00 m，Ⅳ類圍巖每個(gè)工作循環(huán)進(jìn)尺2.00 m。主洞交叉段應(yīng)預(yù)留保護(hù)距離，采用風(fēng)鉆開挖。洞內(nèi)出渣采用1.00 m3裝載機(jī)裝渣，8 t自卸汽車運(yùn)至泄洪支洞出口，運(yùn)至洞口的渣料采用5 t單筒卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引斗車運(yùn)輸至尾渠，運(yùn)至尾渠的渣料采用1.00 m3挖掘機(jī)裝8 t自卸汽車運(yùn)輸5.00 km至棄渣場(chǎng)。隧洞施工的通風(fēng)除塵采用37 kW軸流式通風(fēng)機(jī)通風(fēng)。

混凝土采用商品混凝土，3.00 m3混凝土攪拌車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)。采用30.00 m3/h混凝土泵泵送入倉(cāng)。本施工段控制性工程為：施工準(zhǔn)備→泄洪支洞混凝土拆除及石方開挖→出口、消能塘及尾渠混凝土拆除、漿砌石拆除和土石方開挖→支洞2臨時(shí)封堵→隧洞襯砌→隧洞灌漿→臨時(shí)封堵體及襯砌拆除→臨時(shí)封堵段襯砌→啟閉機(jī)室混凝土澆筑→消能塘底板混凝土澆筑→尾渠底板混凝土澆筑→工程竣工、收尾。

4　總結(jié)

通過大伙房輸水洞改造工程的實(shí)施，能夠滿足水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行要求，確保水庫(kù)樞紐的防洪安全，保證工程各項(xiàng)功能的正常運(yùn)行。參考文獻(xiàn)

［1］胡桂云.大伙房水庫(kù)泄洪設(shè)施方案比選［J］.黑龍江水利科技，2014（06）.

（責(zé)任編輯：趙鑫）

中圖分類號(hào)：TV672

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1673-8853（2016）04-0076-02

收稿日期：2016-01-08