張紀(jì)智

摘 要： 根據(jù)工程運(yùn)行需要，水工臨時(shí)隧洞在工程完工時(shí)一般均要進(jìn)行封堵。封堵體因其作為擋水建筑物，直接承受較大的圍巖內(nèi)水壓力，作用尤為重要，需按與壩體同一級(jí)別進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文介紹了中水頭有壓隧洞封堵體設(shè)計(jì)與施工的主要問(wèn)題，對(duì)同等工程具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞： 中水頭；有壓隧洞；封堵體；堵頭設(shè)計(jì)

1 工程概述

小溶江水利樞紐是桂林市防洪及漓江補(bǔ)水工程三處樞紐工程之一，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2000），其工程等別為Ⅱ等工程，屬大（2）型水庫(kù)，設(shè)計(jì)正常蓄水位267m。工程采用隧洞全段圍堰導(dǎo)流。導(dǎo)流隧洞為4級(jí)建筑物，布置在左岸，由進(jìn)口明渠、進(jìn)水塔、洞身和出口明渠組成，洞身全長(zhǎng)710m。在進(jìn)口進(jìn)水塔設(shè)有封堵閘門，設(shè)計(jì)最大封堵水位高程255m。洞身斷面為城門洞型，隧洞凈底寬為8m，高11.31m。隧洞進(jìn)口底板高程192.5m，出口底板高程186.1m，堵頭處隧洞底高程為189m。根據(jù)小溶江水利樞紐運(yùn)行需要，需在工程完建前對(duì)導(dǎo)流隧洞進(jìn)行下閘封堵。根據(jù)有關(guān)規(guī)范，導(dǎo)流隧洞洞身段永久堵頭與樞紐擋水建筑物同級(jí)，為2級(jí)建筑物。

2 堵頭選型及長(zhǎng)度選定

2.1封堵體型式選擇

根據(jù)布置需要，導(dǎo)流洞封堵堵頭位置較靠近隧洞上游，堵頭處隧洞底高程為189m，本工程設(shè)計(jì)正常蓄水位為267m，封堵體所在位置的最大封堵水頭為78米。該段圍巖主要為D2y3灰色、灰綠色中厚～厚層砂巖、粉砂巖夾深灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，局部為薄～中厚層狀，微風(fēng)化，巖體較完整。該層頂部為中厚層灰綠色粉砂質(zhì)泥巖，裂隙發(fā)育，巖體較破碎。洞室上覆巖層厚度中厚，洞向與巖層走向交角55～70°，巖體屬弱透水。該段圍巖屬基本穩(wěn)定，局部穩(wěn)定性差，圍巖類別為Ⅲ類。由于工期延后，封堵施工的實(shí)施日期較設(shè)計(jì)制定的計(jì)劃需推遲2～3個(gè)月，封堵施工工期比較緊張。綜合考慮導(dǎo)流隧洞的水頭，斷面形狀、圍巖防滲能力以及施工要求，選用近于瓶塞型的楔形封堵體。其具有超載能力強(qiáng)、斷面形式簡(jiǎn)單、施工簡(jiǎn)便快速的特點(diǎn)，符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求。

2.2封堵體長(zhǎng)度擬定

根據(jù)《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL279-2016），中水頭隧洞封堵體長(zhǎng)度的確定，可參照極限平衡法的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合具體工程情況確定。計(jì)算公式如下：

1.作用效應(yīng)函數(shù)： S（· ）=ΣPR

2.抗力函數(shù)： R（· ）=fRΣWR+CRAR

式中：

ΣPR——滑動(dòng)面上封堵體承受的全部切向作用之和，KN；

ΣWR——滑動(dòng)面上封堵體全部法向作用之和，KN；

fR——混凝土與圍巖的摩擦系數(shù)；

CR——混凝土與圍巖的黏聚力，kpa；

AR——除拱頂部位（90°～120°）外，封堵體與圍巖的接觸面積。

經(jīng)初步計(jì)算后確定的小溶江導(dǎo)流洞封堵段長(zhǎng)度為25m，堵頭呈楔形狀，最大洞高處為13.31m，最小處為11.31m，最大寬度10m。

并根據(jù)以下簡(jiǎn)化公式復(fù)核圍巖的滲透穩(wěn)定性：

H/L≤[k]

式中：

H——設(shè)計(jì)水頭，m；

L——封堵體最大長(zhǎng)度，m；

[k]——圍巖允許的繞滲滲透系數(shù)；

其滲透穩(wěn)定滿足要求，最終擬定導(dǎo)流洞封堵段長(zhǎng)度為25m。

圖 封堵體縱斷面

3 封堵體混凝土溫控措施

由于封堵體最大斷面達(dá)10m*13.31m，根據(jù)要求，需考慮溫控措施，防止溫度裂縫出現(xiàn)，影響封堵止水質(zhì)量。小溶江水利樞紐導(dǎo)流隧洞堵頭混凝土采用中熱微膨脹三級(jí)配混凝土，其配合比通過(guò)試驗(yàn)確定。封堵體混凝土分層澆筑共分5層，最底層混凝土最厚處為2.5m，最薄處為1.9m，中間3層每層厚依次為2m、3.5m、2m，余下為最頂層。每層施工周期為7天左右（混凝土澆筑時(shí)間為1.5～2天），約一個(gè)半月即可完成混凝土澆筑。堵頭混凝土澆筑采用埋冷卻水管降溫。塑料冷卻水管層距為1.5m、管距為1.2m ，冷卻水管采用導(dǎo)熱高密聚乙烯塑料管（HDPE），管外徑為φ32 mm，管壁厚度不大于2.1 mm，管材承受破壞內(nèi)水靜壓力不小于2MPa。除此之外，還需在施工上加強(qiáng)管理，采用以下主要施工管理措施：

（1）必須嚴(yán)格控制混凝土施工質(zhì)量，保證混凝土的抗裂性能。

（2）為了減少混凝土溫降收縮變形而引起堵頭新澆筑混凝土與導(dǎo)流洞壁原襯混凝土間的脫空情況，在微膨脹混凝土中摻入U(xiǎn)EA-H（高效型）型或MgO膨脹劑，增大微膨脹變形量來(lái)補(bǔ)償混凝土溫降收縮變形，同時(shí)施工中應(yīng)加強(qiáng)水的養(yǎng)護(hù)。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)，添加膨脹劑不僅可以抵消混凝土的收縮變形，還可對(duì)圍巖產(chǎn)生0.2～0.3MPa的壓應(yīng)力。

（3）控制混凝土澆筑溫度在16℃之內(nèi)。

（4）埋設(shè)Φ32冷卻水管，布置間距1.2×1.5m，通冷卻水冷卻，冷卻水溫度為13℃ ，通水管內(nèi)流速不小于0.6m/s?；炷撩恳淮髮訚仓戤?，便開始通水冷卻，通水時(shí)間至堵頭混凝土全部澆筑完成后的30天止。

（5）在上游面設(shè)置雙向Φ10抗裂鋼筋，間距0.15m，以防止上游面裂縫出現(xiàn)及擴(kuò)展。

4 封堵體灌漿施工

封堵體灌漿包括頂拱回填灌漿、洞周固結(jié)灌漿、沿封堵段洞壁原襯砌混凝土與巖石接觸面之間接觸灌漿、沿堵頭新混凝土與原洞壁襯砌老混凝土間接觸灌漿、堵頭混凝土豎直施工縫的接縫灌漿。

4.1 回填灌漿

封堵體必須進(jìn)行回填灌漿，頂拱回填灌漿控制在頂拱中心角120°的范圍，灌漿壓力0.5MPa?；靥罟酀{施工在混凝土澆筑完3～5天后進(jìn)行?；靥罟酀{從堵頭施工廊道內(nèi)通過(guò)預(yù)埋管施灌，堵頭上、下游端通過(guò)預(yù)埋止?jié){片止?jié){。灌漿從較低一端開始，向較高的一端推進(jìn)，根據(jù)首次灌漿的效果決定是否進(jìn)行二次施灌。

4.2 接觸灌漿及接縫灌漿

（1）洞壁原襯砌混凝土與巖石接觸面間接觸灌漿

沿堵頭段洞壁原襯砌混凝土與巖石接觸面進(jìn)行接觸灌漿，灌漿鉆孔深入巖石1m，先施工堵頭上下游端，待堵頭上下游端接觸灌漿形成封閉環(huán)形并達(dá)到齡期后，再施工中間段接觸灌漿。灌漿壓力為0.2～0.3MPa。

（2）堵頭新混凝土與原洞壁襯砌混凝土間接觸灌漿

沿堵頭新混凝土與原洞壁襯砌老混凝土間進(jìn)行接觸灌漿，灌漿壓力0.5MPa。該部分接觸灌漿在圍巖固結(jié)灌漿結(jié)束后在施工廊道內(nèi)進(jìn)行。各灌區(qū)的灌漿系統(tǒng)應(yīng)有進(jìn)漿管、回漿管、出漿和排氣設(shè)施，各管路可引至廊道或其它合適地點(diǎn)。要求灌漿系統(tǒng)布置能確保漿液能自下而上均勻地灌注到整個(gè)灌漿面；灌漿管路應(yīng)順直、暢通、少設(shè)彎頭；同一灌區(qū)的進(jìn)、回漿管和排氣管管口宜集中，且應(yīng)引至廊道內(nèi)。漿液水灰比變換可采用3：1、1：1、0.6：1三個(gè)比級(jí)。一般情況下，開始可灌注3：1漿液，待排氣管出漿后，即改用1：1漿液灌注。當(dāng)排氣管出漿濃度接近1：1漿液濃度時(shí)，即改用最濃比級(jí)0.6：1漿液灌注，直至結(jié)束。

（3）豎直縫接縫灌漿

在固結(jié)灌漿完成后進(jìn)行。

當(dāng)滿足以下條件時(shí)，可進(jìn)行接縫灌漿：

兩側(cè)堵頭澆塊混凝土的溫度必須達(dá)到穩(wěn)定溫度，其數(shù)值可根據(jù)溫度監(jiān)測(cè)資料確定，并維持穩(wěn)定較長(zhǎng)時(shí)間。

2）接縫的張開度不宜小于0.5mm。

其余灌漿管路布設(shè)、灌漿施工、水灰比等技術(shù)要求，參照接縫灌漿實(shí)施，灌漿壓力可取0.3～0.5Mpa。

4.3 質(zhì)量檢查

關(guān)于以上各類灌漿施工的質(zhì)量檢查，設(shè)計(jì)要求根據(jù)施工條件采取7d或28d鉆取巖芯或進(jìn)行檢查孔注漿試驗(yàn)。

5結(jié)語(yǔ)

本工程為中水頭有壓隧洞封堵，為保證封堵體施工順利進(jìn)行以及完建后良好工作狀態(tài)，主要從地質(zhì)條件、封堵體穩(wěn)定、滲流、施工、溫控、灌漿、監(jiān)測(cè)等方面進(jìn)行綜合考慮，在安全的前提下，經(jīng)濟(jì)合理，施工方便，易于管理。封堵實(shí)施后，效果良好，可為類似工程提供一定的參考意義。■

參考文獻(xiàn)

[1] SL252-2017，水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)[S]；

[2] SL279-2016，水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范[S]；

[3] 《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》，2013.