拉西瓦水电站导流洞封堵设计与施工

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摘要：通过对拉西瓦水电站导流洞封堵的总体布置、封堵设计、计算和施工技术的介绍，为日后其它类似工程提供借鉴并积累设计、施工经验。

关键词：导流洞；封堵；设计；施工

中图分类号：S611文献标识码： A

引言

导流洞是水利水电工程中的临时建筑，导流洞封堵标志着导流洞在水电站施工期使命的结束，封堵能否顺利实施，往往决定着水库能否正常下闸蓄水和发电，如果不能保质、按时完成导流洞封堵，就会造成整个工期延长甚至财产损失。因此，一定要根据现场的地质、地形情况及堵体稳定计算，细致、可靠地设计与施工，完成导流封堵任务。

1.导流洞概况

导流隧洞位于坝址左岸。洞轴线远离岸坡约80m～150m。进口位于坝轴线上游约650m处，该处岸坡陡峻，岩石完整。出口位于坝轴线下游约700m处，该处位于巧干沟的沟口，地形相对较缓，地表分布有大量的坡积物。峡谷内河床平均比降0.7%。

导流隧洞穿越地段以花岗岩为主（出口部位有少量的变质岩），洞内地质条件良好，围岩以Ⅰ、Ⅱ类为主。隧洞沿线的断裂规模较小，且与洞轴线大角度相交。裂隙间距0.5m～1.5m,钙质胶结或无充填。地下水位高于洞顶10m～40m，属脉状裂隙潜水，水量不丰。隧洞沿线地应力较高，且洞轴线与最大主应力方向近于直交。出口洞脸部位裂隙发育，不稳定块体较多。出口明渠受F3 大断层的影响，明渠底板岩体破碎，且岩石出露高程较低。

导流洞经过五年多时间的运行，封堵前应对拉西瓦导流洞闸门槽及底坎现状进行检查，为确保顺利下闸。

2.导流洞封堵设计

2.1设计依据

（1）封堵体上游设计挡水位2452.0m，校核洪水位2457.0m。

（2）地质资料。封堵体所在位置以Ⅱ类围岩为主，岩性为花岗岩。岩石与混凝土f′=1.0，c′= 0.8Mpa。

2.2设计原则

（1）导流隧洞地质条件总体较好，为提高施工安全，加快施工进度，下闸后封堵体所在位置洞身衬砌混凝土不进行开挖，仅挖除底板回填混凝土，对旧混凝土表面进行凿毛处理，堵头体型采用柱状重力式结构。

（2）永久封堵体紧靠闸室下游临时布置，其长度按可靠度理论、抗剪断理论、抗冲剪理论计算原则确定为65m。

（3）为简化施工、加快进度，封堵体与侧墙之间不设接缝灌浆系统，采用在混凝土内掺加复合型膨胀剂的方法解决混凝土的收缩问题。

2.3封堵体的基本布置

永久封堵于桩号0+728m～0+793m处，长度为65m。混凝土设计强度等级为C20F100 W8。永久封堵体首部用BW止水条止水，在2237.47m 高程设3m×3.5m的灌浆廊道，周围设固结灌浆系统，顶拱设回填灌浆系统，在桩号0+738～0+746m处进行入岩深度为15m高压固结灌浆。

2.4封堵体的稳定计算结果

由于本导流洞永久封堵段的隧洞衬砌混凝土不拆除，底板回填混凝土拆除，考虑到施工因素、温度以及新老混凝土的粘结问题，因此假定衬砌混凝土与围岩的接触面为潜在滑动面①，衬砌混凝土与堵头混凝土的接触面为潜在滑动面②。根据导流洞地质条件，封堵段围岩体中无不利结构面组合，因此计算时不考虑不利结构面组合情况，计算采用可靠度理论、抗剪断理论与抗冲剪理论三种解析方法及三维有限元方法对潜在滑动面①和②进行计算，分析堵头的稳定状况。

根据计算结果，在上游校核洪水位2457.0m的作用下，同时考虑地震荷载，潜在滑动面①和②的抗剪断安全系数均大于3.0，可靠度系数均大于1.32，平均剪应力也满足0.2MPa～0.3MPa 的经验设计值，说明堵头设计满足稳定要求。

3.导流洞封堵施工

3.1混凝土浇筑技术要求

（1）为保证度汛安全，导流洞永久封堵体混凝土施工、前端高压固结灌浆及第一段固结灌浆在汛前完成。

（2）混凝土浇筑前，应对原混凝土面进行凿毛处理，凿毛深度不小于3cm。

（3）混凝土运输用6m3搅拌车完成，混凝土运输采用6m3 搅拌车自右岸混凝土拌和系统运输至工作面，混凝土采用C20W8F100（二级配），选用HB-30 混凝土泵，采用封拱器完成收仓。

（4）永久封堵体分三段浇筑，各段长度依次为22m、22m、21m，混凝土浇筑不设永久纵缝，详图设计时采用错缝式浇筑，施工阶段采用预留健槽，待混凝土达到稳定温度时采用接缝灌浆将三段并为整体封堵体。

（5）临时封堵体长27m，分2段浇筑，详图设计第一段8m，分左右孔浇筑，第二段19m，实际施工时第一段5m，第二段22m，第一段混凝土浇筑历时3天，第二段混凝土历时14天。

（6）闸门后漏水的排水措施。首先在闸门顶靠上游侧用土工布卷压在门楣顶，然后用半圆钢板压住土工布卷使漏水引向闸门顶两侧；右孔在门顶焊接两根排水管将水排走。左孔由于门槽两侧漏水，在闸门槽下游两侧焊接半圆钢管，使闸门顶及闸门槽漏水引向闸门底，闸门底再用半圆管和粘土编织袋堆放堵漏，使水流集中，再采用排水钢管引向下游，左孔闸门后预埋2根φ400的钢管，右孔闸门后预埋2根φ150钢管，钢管末端配装阀门，阀门满足承受高水头要求，钢管末端设在永久混凝土堵头前端，待永久堵头混凝土施工时关闭排水管。

3.2配合比设计

（1）混凝土配合比参照主体工程标的同类混凝土进行设计，水泥选用强度等级为42.5Mpa 的中热大坝水泥。

（2）混凝土中应掺复合膨胀剂，设计要求180d 二级配混凝土的膨胀量达到260×10-6；180d 三级配混凝土的膨胀量应达到200×10-6。

3.3温控设计要求

永久封堵体混凝土浇筑处于3 月～6 月，主要温控措施有：

（1）混凝土浇筑温度控制在8℃～12℃之内。

（2）封堵体内预埋冷却水管。

（3）浇筑块收仓后，应立刻采用天然河水进行一期冷却，每隔24h 改变一次通水方向。应根据混凝土温度降幅及时调整水管通水流量，在一期冷却结束后到二期冷却开始前，应间歇冷却，防止混凝土内部温度回升。

（4）待封堵体混凝土冷却至稳定温度10.5℃后，对顶拱、两侧边墙以及缝面进行接缝灌浆。

3.4灌浆要求

（1）顶拱回填灌浆孔与固结灌浆孔结合布置，导流洞永久封堵段回填灌浆孔间排距为2m×2 m，回填灌浆在混凝土浇筑结束15d 后开始，浆液中应掺加复合膨胀剂。灌浆分两序孔完成。灌浆压力为0.3MPa。

（2）导流洞永久封堵段前段采用5排高压固结灌浆，入岩10m，间排距为2m×2 m，其余封堵段采用间排距为2m×2m，入岩5m的固结灌浆。固结灌浆用潜孔钻造孔，高压固结灌浆压力控制在2.0MPa～2.5MPa，入岩5m的固结灌浆压力控制在1.5MPa。

（3）接缝灌浆系统在封堵体顶拱、两侧边墙以及缝面设计，集中在封堵体廊道中。灌浆压力为0.3MPa，待封堵体混凝土冷却至稳定温度后，对顶拱、两侧边墙以及缝面进行接缝灌浆。

4.结语

总结拉西瓦导流洞封堵施工的成功经验，主要有以下几条：

（1）隧洞沿线地质条件良好，开挖施工比较顺利。

（2）采用了先进的管理机制。

（3）重视设计优化工作，让技术产生效益，让技术节省时间等。

（4）导流洞闸门是黄河上游工程首次采用洞内竖井式设计，避免了采用进水塔进口高边坡开挖，充分发挥了坝址处岩石完整性较好的有利条件，下闸蓄水后撤退道路采用隧洞方案，从而减少了施工干扰，加快施工进度。