鐘德恩

（云和縣水利發(fā)展有限公司，浙江 云和 323600）

1 工程概況

緊水灘引調(diào)水工程是浮云溪流域綜合治理的一個子項目，位于浙江省麗水市云和縣，在原有緊水灘水庫的基礎(chǔ)上新建輸水隧洞及其配套措施，主要任務(wù)是充分利用緊水灘水庫的水資源，解決云和縣城備用水源問題，同時改善云和縣城水環(huán)境、修復(fù)水生態(tài)，形成一源一備水資源配置格局。工程優(yōu)質(zhì)用水供水范圍為云和縣縣城，生態(tài)環(huán)境用水供水范圍為浮云溪干流云和縣城段和木路溪、黃溪（浮云溪的一級支流）干流縣城段。云和縣城城區(qū)供水主要由霧溪水庫提供，梅壟水庫作為應(yīng)急水源，本次規(guī)劃將緊水灘水庫作為云和縣城城區(qū)備用水源，因此，徑流計算主要包括緊水灘水庫徑流計算和霧溪水庫、梅壟水庫徑流計算。工程基準年為2017 年，近期水平年采用2020 年，遠期水平年采用2030 年。

（1）生態(tài)流量引水需求

浮云溪生態(tài)流量2.23 m3/s，黃溪生態(tài)流量0.35 m3/s、木路溪生態(tài)流量0.30 m3/s。本次設(shè)計考慮，在對浮云溪、黃溪、木路溪進行生態(tài)補水時，若按逐日計算，逐日補水，操作復(fù)雜，對緊水灘水庫調(diào)度不利，故考慮逐月調(diào)節(jié)，當月平均流量不足生態(tài)流量時，進行補水，補水時段為早上八點至晚上八點。

經(jīng)長系列資料調(diào)算，浮云溪多年平均需引水0.66 m3/s，按引水時段早上八點至晚上八點計算，多年平均引水量1332 萬m3；黃溪多年平均需引水0.10 m3/s，按引水時段早上八點至晚上八點計算，多年平均引水量158 萬m3；木路溪多年平均需引水0.09 m3/s，按引水時段早上八點至晚上八點計算，多年平均引水量 140 萬 m3。

輸水隧洞規(guī)模計算時，按生態(tài)流量確定，浮云溪2.23 m3/s，黃溪0.35 m3/s，木路溪 0.30 m3/s。

（2）城鄉(xiāng)生活及工業(yè)用水引水需求

2030 年，城鄉(xiāng)生活及工業(yè)用水日平均需水量為3.75 萬m3/d。

綜上，緊水灘水庫引調(diào)水工程輸水規(guī)模共2.88 m3/s，浮云溪生態(tài)流量2.23m3/s，多年平均引水量1332萬m3；黃溪生態(tài)流量0.35m3/s，多年平均引水量158 萬m3，木路溪生態(tài)流量0.30m3/s，多年平均引水量140 萬m3。合計從緊水灘水庫年引水量1630 萬m3。

考慮梅壟水庫現(xiàn)狀作為備用水源，供水設(shè)備和條件難以滿足。在木路溪預(yù)留供水管，為實現(xiàn)工程的優(yōu)化使用，考慮當霧溪水庫、梅壟水庫不能供水時，從緊水灘水庫引水，供給城區(qū)全部用水3.75 萬m3/d，引水流量為0.434 m3/s。

2 隧洞斷面型式選擇

根據(jù)《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》（SL 279-2016）5.2 條，有壓隧洞宜采用圓形斷面。當圍巖穩(wěn)定性較好，內(nèi)、外水壓力不大時，可采用便于施工的其他斷面形狀。

緊水灘引調(diào)水工程采用有壓輸水，從水力學(xué)最優(yōu)斷面來說，圓形斷面是最優(yōu)的隧洞斷面形式。但在地質(zhì)條件優(yōu)良，內(nèi)水壓力不大的情況下，為了鉆爆法施工的方便，有壓隧洞也有采用城門洞形或馬蹄形。本工程隧洞內(nèi)水壓力較小，從施工進度考慮城門洞形或馬蹄形斷面對洞內(nèi)臨時支護、洞內(nèi)運輸?shù)染哂袃?yōu)勢。因此，本階段輸水隧洞設(shè)計選擇圓形斷面、城門洞形斷面和馬蹄形斷面3 種斷面形式、以Ⅲ類、Ⅳ類圍巖區(qū)域為代表，進行比較，為方便比較，此次設(shè)計三種斷面形式采用相同的過流面積，同樣條件下的尺寸分別為：圓形斷面襯砌后洞徑3.3 m，城門洞型襯砌后尺寸為3.2 m×2.8 m（高×寬），平底圓洞襯砌后洞徑3.2 m。

2.1 圓形斷面（方案一）

（1）隧洞規(guī)模

根據(jù)本工程輸水系統(tǒng)水力設(shè)計條件，通過長系列逐日仿真分析技術(shù)經(jīng)濟比較法，確定本工程輸水隧洞洞徑規(guī)模。設(shè)計流量為2.88 m3/s，確定圓形斷面隧洞襯砌后直徑為3.3 m。

（2）斷面結(jié)構(gòu)

圓形斷面方案襯砌后洞徑3.3 m，Ⅲ類圍巖隧洞采用系統(tǒng)砂漿錨桿（L=2.0 m，排距1.0 m）、掛網(wǎng)噴C20 混凝土（厚10 cm）進行支護；Ⅳ類圍巖采用系統(tǒng)漿錨桿（L=2.5 m，間排距1.0 m）、掛網(wǎng)噴C20 混凝土（厚10 cm），I14 鋼拱架及C20F50W6 混凝土襯砌進行支護，襯砌厚度為0.4 m；局部區(qū)域頂拱范圍內(nèi)采用砂漿錨桿超前支護。Ⅲ類、Ⅳ類圍巖圓形隧洞斷面見圖1、圖2。

圖1 Ⅲ類圍巖圓形隧洞斷面圖（尺寸單位：cm）

圖2 Ⅳ類圍巖圓形隧洞斷面（尺寸單位：cm）

2.2 城門洞形斷面（方案二）

（1）隧洞規(guī)模

根據(jù)本工程輸水系統(tǒng)水力設(shè)計條件，通過長系列還日仿真分析技術(shù)經(jīng)濟比較法確定本工程輸水隧洞洞徑規(guī)模。設(shè)計流量為2.88 m3/s，確定城門洞形斷面隊隧洞襯砌后尺寸為3.2 m×2.8 m（高×寬）。

（2）斷面結(jié)構(gòu)

城門洞形斷面方案襯砌后尺寸為3.2 m×2.8 m（高×寬），Ⅲ類圍巖隧洞采用系統(tǒng)砂漿錨桿（L=2.0 m，排距1.0 m）、掛網(wǎng)噴C20 混凝土（厚10 cm）進行支護；Ⅳ類圍巖采用系統(tǒng)漿錨桿（L=2.5 m，間排距 1.0 m）、掛網(wǎng)噴 C20 混凝土（厚 10 cm），I14鋼拱架及C20F50W6 鐘混凝土襯砌進行支護，襯砌厚度為0.4 m；局部區(qū)域頂拱范圍內(nèi)采用砂漿錨桿超前支護。主洞Ⅲ類/Ⅳ類圍巖襯砌斷面見圖3、圖4。

圖3 主洞Ⅲ類圍巖襯砌斷面圖（尺寸單位：cm）

圖4 主洞Ⅳ類圍巖襯砌斷面圖（尺寸單位：cm）

2.3 平底圓形斷面（方案三）

（1）隧洞規(guī)模

根據(jù)本工程輸水系統(tǒng)水力設(shè)計條件，通過長系列逐日仿真分析技術(shù)經(jīng)濟比較法確定本工程輸水隧洞洞徑規(guī)模。設(shè)計流量為2.833 m3/s，確定隧洞斷面襯砌后3.2 m。

（2）斷面結(jié)構(gòu)

馬蹄形斷面方案襯砌后直徑3.2 m，Ⅲ類圍巖隧洞采用系統(tǒng)砂漿錨桿（L=2.0 m，排距1.0 m）、掛網(wǎng)噴C20 混凝土（厚10 cm）進行支護；Ⅳ類圍巖采用系統(tǒng)漿錨桿（L=2.5 m，間排距1.0 m）、掛網(wǎng)噴 C20 混凝土（厚 10 cm），I14 鋼拱架及 C20F50W6 鐘混凝土襯砌進行支護，襯砌厚度為0.4 m；局部區(qū)域頂拱范圍內(nèi)采用砂漿錨桿超前支護。Ⅲ類、Ⅳ類圍巖隧洞斷面見圖 5、圖 6。

圖5 Ⅲ類圍巖隧洞斷面圖（尺寸單位：cm）

圖6 Ⅳ類圍巖隧洞斷面圖（尺寸單位：cm）

3 輸水隧洞斷面型式比選

（1）可比性投資

本階段設(shè)計以Ⅳ類圍巖為典型，計算圓形斷面、城門洞形和平底圓形斷面單公里工程量及投資，見表1。

表1 Ⅳ類圍巖襯砌段（1km）各方案可比工程量投資比較表

（2）施工條件分析

從施工條件角度分析，城門洞形斷面對于施工洞內(nèi)運輸、出量最為有利，馬蹄形斷面底部設(shè)為平底，洞內(nèi)運輸出渣較為方便，圓形斷面施工條件相對較差，不利于洞內(nèi)運輸出渣，并會由此帶來一定的工期影響。

（3）綜合比較

圓形、城門洞形和馬蹄形3 種斷面形式綜合比較表見表2。

表2 隧洞斷面形式綜合比選表

由表2 可知，圓形斷面雖然水力條件及結(jié)構(gòu)受力條件最好，但施工較為不便，在施工期隧洞運輸出渣條件較差，施工工期會因此受到較大的影響。馬蹄形斷面受力條件較圓形斷面略差，但施工條件優(yōu)于圓形斷面、城門洞形斷面施工最為方便，施工期出渣運輸條件最好。城門洞形斷面施工及運渣條件中等，且投資相對較省，因此最終確定為城門洞形斷面形式。

4 結(jié)論

綜上所述，緊水灘引調(diào)水工程隧洞斷面型式的確定，應(yīng)從工程的總體角度入手，綜合考量多方面的因素設(shè)計確保后續(xù)施工的合理性、運行的安全性。工程能夠低成本且快速的推進，同時達到預(yù)期的工程運行效果。