程 龍，趙 亮，張 賽，劉震震

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林長春130021）

1 工程概況

文得根水利樞紐工程地處嫩江支流綽爾河流域中游，壩址位于內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟扎賚特旗音德爾鎮(zhèn)上游90km處，是綽爾河流域的骨干性控制工程，是具有調(diào)水、灌溉、發(fā)電等多項(xiàng)功能的大型樞紐工程。水庫總庫容19.64×108m3，灌溉面積為5×104hm2，電站裝機(jī)容量36MW，工程規(guī)模為大（1）型，工程等別為Ⅰ等。

文得根水利樞紐建筑物主要由粘土心墻砂礫石壩、引水發(fā)電系統(tǒng)、岸坡溢洪道、副壩及魚道等組成。粘土心墻砂礫石壩、岸坡溢洪道、副壩及魚道防洪閘為1級建筑物，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)采用5000年一遇（P=0.02%），設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)采用500年一遇（P=0.2%），校核洪水位為379.80m，設(shè)計洪水位為377.70m，正常蓄水位為377.00m。

粘土心墻砂礫石壩布置在主河床處，壩頂全長1358.00m，壩頂高程為381.50m，防浪墻頂高程為382.70m，壩頂寬8m，最大壩高48.40m?；炷粮眽尾贾迷谧蟀渡襟w埡口位置，壩長為25.2m，壩頂高程為381.50m，上游防浪墻頂高程為382.70m，壩頂寬8m，最大壩高14.00m。

導(dǎo)流洞布置在左岸山體內(nèi)，平面呈曲線型布置，曲線段轉(zhuǎn)彎半徑為240.0m，轉(zhuǎn)角為61°42′，導(dǎo)流洞斷面型式為城門洞型，過水?dāng)嗝娉叽鐬?.5 m×12.0m（寬×高），中心角為120°，進(jìn)口底板高程為337.00m，出口底板高程為335.00m，洞長768.93m，洞底坡為0.26%。導(dǎo)流洞進(jìn)水口上唇采用曲線型，并在高程370.50m設(shè)置閘門啟閉平臺。

2 導(dǎo)流洞封堵設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

導(dǎo)流洞封堵分3個階段：第一個階段是下閘；第二個階段是閘門擋水、封堵體施工；第三個階段是封堵體擋水。導(dǎo)流洞為臨時建筑物，建筑物級別為4級，但導(dǎo)流洞封堵體為永久擋水建筑物，建筑物級別和洪水標(biāo)準(zhǔn)采用與大壩相同。

3 導(dǎo)流洞封堵體設(shè)計

3.1 設(shè)計原則

1）封堵體位置

封堵體位置應(yīng)根據(jù)圍巖的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、已有的支護(hù)或襯砌情況、相鄰建筑物的布置及運(yùn)行要求分析確定。導(dǎo)流隧洞穿過擋水建筑物防滲帷幕時，封堵體應(yīng)設(shè)置在防滲帷幕線上。

2）封堵體體型和長度

封堵體的體型和長度應(yīng)根據(jù)承受水壓力的大小、地質(zhì)條件、施工方法、封堵材料、運(yùn)行要求，并考慮施工工期，綜合各種因素分析研究確定。

3）封堵體穩(wěn)定計算

封堵體應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計，按抗剪斷強(qiáng)度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不小于3.0。

4）封堵體灌漿

封堵段圍巖宜進(jìn)行固結(jié)灌漿，封堵體周邊應(yīng)進(jìn)行回填灌漿、接縫灌漿和接觸灌漿。灌漿布置、灌漿壓力、漿液濃度等灌漿參數(shù)，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、封堵體型式、封堵體工作條件以及施工方法分析確定。

3.2 封堵體長度計算

3.2.1 封堵體位置、體型

文得根水利樞紐導(dǎo)流洞圍巖基本為Ⅲ類圍巖，局部為Ⅳ，Ⅴ類圍巖，導(dǎo)流洞全洞均采用混凝土襯砌，襯砌厚80～100cm。封堵段位于導(dǎo)流洞平面轉(zhuǎn)彎處，起點(diǎn)樁號為導(dǎo)0+240.00，圍巖類別為較好的Ⅲ類圍巖，導(dǎo)流洞襯砌厚80cm。

封堵體的型式有圓柱形、楔形、板殼形等型式，工程設(shè)計水頭不大，約44m，封堵段又位于導(dǎo)流洞平面轉(zhuǎn)彎處，對封堵體抗滑穩(wěn)定有利，故采用更便于施工的圓柱形型式。

3.2.2 封堵體長度計算

水工隧洞封堵體長度計算的常用方法有經(jīng)驗(yàn)公式法和剛體極限平衡法。

1）經(jīng)驗(yàn)公式法

有壓隧洞封堵體長度按照混凝土封堵洞徑或洞寬的3倍以上確定。挪威經(jīng)驗(yàn)公式：

式中：L——封堵體長度，m；H——設(shè)計水頭，m。

按下式計算：

式中：D——洞徑或洞寬，m。

2）剛體極限平衡法

按圓柱面沖壓剪切公式：

式中：P——作用在封堵體的迎水面上的水壓力，kN；[τ]——混凝土與圍巖接觸面的容許剪應(yīng)力，取0.2MPa；S——封堵體剪切面周長，m。

按承載能力極限狀態(tài)確定的抗剪斷公式：

式中：K——按抗剪斷強(qiáng)度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；S——荷載效應(yīng)設(shè)計值；R—封堵體承載力設(shè)計值；∑P——封堵體承受的全部荷載效應(yīng)對滑動面的最大切向分值，kN；f′—混凝土與圍巖或混凝土與混凝土的抗剪斷摩擦系數(shù)；∑W——封堵體承受的全部荷載效應(yīng)對滑動面的最大法向分值，kN；C′——混凝土與圍巖或混凝土與混凝土的抗剪斷凝聚力，kPa；λi——除頂拱部位外，封堵體底面、側(cè)面與圍巖或混凝土接觸面的有效面積系數(shù)，底面λ=1，側(cè)面λ=0；Ai——除頂拱部位外，封堵體底面、側(cè)面與圍巖或混凝土接觸面的面積，m2。

按水庫校核洪水位379.80m考慮，最大設(shè)計水頭為43.8m。計算結(jié)果見表1。

表1 導(dǎo)流洞封堵體長度計算結(jié)果

3.2.3 封堵體長度確定

根據(jù)各方法封堵體長度計算結(jié)果，前3種經(jīng)驗(yàn)公式方法未考慮荷載、隧洞斷面大小、形狀等因素，計算結(jié)果差值較大，第4種沖壓剪切公式的容許剪應(yīng)力根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律確定，第5種按承載能力極限狀態(tài)抗剪斷公式計算，概念清晰，受力明確，為規(guī)范推薦的方法。綜合比較分析，按第5種抗剪斷公式確定封堵體長度，并考慮一定的安全裕度，導(dǎo)流洞封堵體長度確定為30m。

3.3 封堵體結(jié)構(gòu)布置

考慮到封堵段灌漿需要，在封堵體預(yù)留3.0m×4.0m（寬×高）的灌漿廊道，灌漿廊道距封堵體端部5.0m。在封堵段端部和尾部導(dǎo)流洞襯砌混凝土及封堵體混凝土中分別預(yù)埋兩道銅止水片和一道鍍鋅鐵片，保證接縫部位不發(fā)生漏水，同時確?；靥罟酀{和接縫灌漿灌區(qū)封閉。在混凝土中預(yù)埋φ50PVC管和接縫灌漿管，用于固結(jié)及接縫灌漿使用，以減少混凝土鉆孔量。封堵混凝土澆筑前，對原襯砌混凝土進(jìn)行鑿毛處理，原襯砌混凝土有松動、脫空現(xiàn)象或有質(zhì)量缺陷時，應(yīng)將其鑿除。封堵段布置見圖1。

圖1 導(dǎo)流洞封堵段縱剖面圖（單位：cm）

3.4 封堵體灌漿設(shè)計

導(dǎo)流洞封堵段灌漿程序?yàn)椋阂r砌混凝土與巖石間接縫灌漿→回填灌漿→固結(jié)灌漿→封堵混凝土與襯砌混凝土間接縫灌漿。

3.4.1 回填灌漿

回填灌漿應(yīng)在封堵混凝土澆筑完成后，且混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%后進(jìn)行，灌漿部位為封堵段頂拱120°范圍，通過預(yù)埋的灌漿管純壓式灌注水泥漿液，灌漿壓力為0.3MPa。

3.4.2 固結(jié)灌漿

固結(jié)灌漿應(yīng)至少在回填灌漿結(jié)束7d后進(jìn)行，封堵段30m范圍內(nèi)均需進(jìn)行固結(jié)灌漿，固結(jié)灌漿孔設(shè)計孔徑不小于38mm，采用在預(yù)埋管中鉆孔的方法成孔，灌漿孔入巖不小于6.0m，排距為3.0m。采用純壓式灌漿，設(shè)計灌漿壓力為1MPa，具體壓力應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)性灌漿試驗(yàn)確定，盡可能采用大壓力值。

3.4.3 接縫灌漿

接縫灌漿應(yīng)在混凝土澆筑結(jié)束90d后進(jìn)行，灌漿部位為導(dǎo)流洞混凝土襯砌和洞周圍巖、導(dǎo)流洞封堵混凝土和導(dǎo)流洞混凝土襯砌，升漿管間距為2.0m，灌漿壓力為0.3MPa。

4 結(jié)語

1）導(dǎo)流洞通常為臨時建筑物，但導(dǎo)流洞封堵體為永久擋水建筑物，導(dǎo)流洞高程一般較低，封堵體擋水水頭甚至比大壩還要高，一旦出現(xiàn)問題會對工程安全造成嚴(yán)重威脅，設(shè)計過程中要加強(qiáng)各專業(yè)分工的工作銜接，導(dǎo)流洞設(shè)計和封堵體設(shè)計要統(tǒng)籌考慮，保證工程安全。

2）導(dǎo)流洞封堵施工一般安排在枯水期進(jìn)行，工期往往非常緊迫，處于工程關(guān)鍵線路上，如果不能按期完成，會對水庫蓄水造成一定影響，進(jìn)而影響整個工程工期。施工過程中應(yīng)加強(qiáng)對導(dǎo)流洞和封堵體重要性的認(rèn)識，嚴(yán)格按照設(shè)計文件施工，保證施工質(zhì)量，確保按期完工。