三岔河水庫工程輸水隧洞設(shè)計方案

1、三岔河水庫工程輸水隧洞設(shè)計方案 摘要:三岔河水庫輸水隧洞的設(shè)計，是采用工程中的實際情況，在滿足輸水設(shè)計流量及滿足施工要求的條件下，設(shè)計計算確定輸水隧洞洞徑及隧洞進出口高程，再根據(jù)洞線地形、地質(zhì)條件、灌區(qū)灌溉及農(nóng)村安全飲水的要求，綜合確定隧洞比降及襯砌形式，根據(jù)隧洞進出口能量損失進行水力計算，調(diào)整進口高程，確定經(jīng)濟、合理的比降，使隧洞進出口水頭損失相對較小并滿足灌區(qū)灌溉、農(nóng)村安全飲水的要求。其保證了供水工程的安全、經(jīng)濟、合理，對今后的工程項目提供了寶貴的實踐經(jīng)驗。 關(guān)鍵詞:地質(zhì)條件；輸水隧洞；斷面；襯砌；支護 中圖分類號：f407.1 文獻標識碼：a 文章編號： 氣象與地質(zhì) 三岔河水庫供水工程是

2、以農(nóng)村安全飲水為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉。水庫總庫容水量為1152萬m3，設(shè)計灌溉面積為 2.4877萬畝。按照（sl252-2000），確定本水庫工程規(guī)模屬中型，工程等別為三等。工程設(shè)防烈度為9°，三岔河水庫工程建設(shè)地在未來50年內(nèi)可能遭遇烈度為9°幾率為10%的地震。加之水庫位置較高，地震后，全直接危及下游區(qū)的安全。 水庫區(qū)多年平均氣溫13.9，極端最高氣溫32.0，極端最低氣溫-8.1，多年平均降雨量746.3mm，最大年降水1140.5mm，最少年降水469.7mm，多年平均相對濕度69%，多年平均蒸發(fā)量2025.9mm。多年平均風(fēng)速2.2m/s，多年平均最大風(fēng)速12.2m

3、/s。 三岔河水庫工程是在三岔河河床相對縮窄處，壩址位于蘭岔河庫區(qū)下游約220米的相對順直河段上，河底高程2400m，壩軸方位247°0403"，壩址為不對稱“v字形峽谷地形，左岸坡坡陡，坡角40°50°，地形條件相對較好，但地質(zhì)條件較為復(fù)雜，上部出露粘土巖，岸坡中下部出露麗江組角礫巖，為反向坡，岸坡穩(wěn)定。右岸為順向坡，坡角30°40°，巖層傾角與坡角相近，表層有較薄的殘坡積和崩洪積覆蓋，基巖為泥鈣質(zhì)膠結(jié)角礫巖，局部裸露，層厚，強度相對較高，岸坡相對穩(wěn)定。 1、輸水隧洞設(shè)計 三岔河輸水隧洞的橫斷面形狀依據(jù)隧洞的水力學(xué)、工程地質(zhì)與水文地

4、質(zhì)、襯砌工作條件以及地應(yīng)力情況、施工方法等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟分析確定。隧洞布設(shè)于河床左岸，結(jié)合施工導(dǎo)流問題，輸水隧洞采用施工導(dǎo)流及輸水共用的布置方式，采用龍?zhí)ь^方式，輸水隧洞全長462.598m，其中洞身段長340.30m，有壓段設(shè)計底坡為1/200，襯砌形式為圓形，襯砌內(nèi)徑d=1.8m，龍?zhí)ь^段轉(zhuǎn)彎半徑15.om，采用c20鋼筋砼襯砌，無壓段設(shè)計底坡i=l/80，襯砌型式1.8×1.8m城門洞型，采用鋼筋砼襯砌，出口消能采用挑流消能。 輸水隧洞布置形式為有壓進口無壓隧洞的方式，由引水明渠段、進口有壓段(含直洞段及龍?zhí)ь^段)、導(dǎo)流有壓段、豎井閘室段、無壓洞身段、出口陡槽段及消能設(shè)施段

5、組成。隧洞依次分別穿過第三系三營組(n2s)半膠接粘土巖夾砂、砂礫巖和第三系麗江組(el)泥鈣質(zhì)膠結(jié)角礫巖，輸水隧洞設(shè)計流量為q=2.5m3/s，最大過流能力為q=16.15m3/s。 由于三岔河輸水隧洞兼顧農(nóng)村安全飲水問題，故在輸水隧洞底板下布置了農(nóng)村安全飲水得輸水管。輸水管設(shè)計流量為0.25m3/s，輸水管為鑄鐵管，壁厚為15.8mm，管徑為500mm，輸水管外包一層厚0.2m厚的c20鋼筋砼。輸水管出口設(shè)于隧洞出口陡槽段后，并在出口處設(shè)兩道閘閥(z545t-10)，控制不同水位時的輸水流量。 1.隧洞斷面設(shè)計: 隧洞出流計算，按有壓出流公式：q=be計算，隧洞斷面依據(jù)明渠均勻流公式計算，

6、其計算結(jié)果，按施工最小斷面選擇：有壓段采用圓形斷面，內(nèi)徑1.8m，襯砌厚0.35m，c20鋼筋砼整體現(xiàn)澆。無壓段采用城門形斷面，頂拱圓心角120°，斷面尺寸1.8×1.8m，襯砌厚0.35m，c20鋼筋砼整體現(xiàn)澆。當(dāng)過水流量為2.5m3/s時，洞內(nèi)水深0.405m，過流流速0.68m/s；當(dāng)過水流量為2.5m3/s時，洞內(nèi)水深1.32m，過流流速1.05m/s。 2.豎井的設(shè)計:豎井內(nèi)設(shè)1.0×l.om平面鑄鋼閘門檢修門、工作門各一道；選用省水力機械廠生產(chǎn)的定型閘門，其規(guī)格尺寸為1.0×l.0m的平面滑動鑄鋼閘門兩道配qpy-30/40-50-8-ws

7、ii液壓式啟閉機兩套。閘孔底板高程2405.000m，啟閉機安裝在豎井內(nèi)，位于閘室底板高程上6.0m處。閘室底板表面孔壁采用鋼板護襯以增強抗磨損、抗氣蝕能力。閘室頂部設(shè)密封蓋板，使井內(nèi)無水。工作閘門的通氣管由豎井內(nèi)接入。為便于管理，在豎井平臺上建凈空尺寸（長×寬×高）4×4×3m的啟閉機室一間，并在豎井內(nèi)沿井壁設(shè)旋轉(zhuǎn)樓梯直通豎井底部。 依照灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范（gb50288-99），無壓輸水隧洞設(shè)計平均流速宜小于允許不沖流速，大于允許不淤流速。按規(guī)范（gb50288-99）附錄f，查得現(xiàn)澆混凝土隧洞的允許不沖流速為8m/s；根據(jù)三川河的泥沙特性參數(shù)，

8、經(jīng)計算無壓隧洞的允許不淤流速為0.30.5m/s，設(shè)計流速滿足不沖不淤流速的要求。 2、襯砌設(shè)計 輸水隧洞的襯砌結(jié)構(gòu)要能夠保持圍巖穩(wěn)定、滿足運行所需要的水力學(xué)條件、滿足防滲要求、防止水流沖刷以及溫度、濕度、大氣等因素對圍巖的破壞作用。隧洞襯砌形式應(yīng)綜合考慮斷面形狀和尺寸、運行條件及內(nèi)水壓力、圍巖條件、防滲要求、支護效果、施工方法等因素。 隧洞襯砌厚度初步定為0.35m鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，噴100mm 厚c25混凝土，則開挖寬度為2.8m，開挖高度4m。半寬為1.175m，直墻段高度為2.231m，半角為56°，半徑為1.425m。如施工期間可采用回填灌漿壓力0.35mpa。隧洞外水壓力類

9、最大為h=118.62m，類為h = 81.34m，類為h = 36.05m。根據(jù)sl 279-2002 水工隧洞設(shè)計規(guī)范適當(dāng)進行折減。具體荷載組合見表1。 表1 隧洞計算分析荷載組合 輸水隧洞圍巖類別包括類、類和類，長度分別為6 088.5m，1 701.6m和1 604.9m,根據(jù)地質(zhì)評價及襯砌內(nèi)力計算結(jié)果見表2。 表2 輸水隧洞圍巖襯砌計算結(jié)果表 3、支護方案設(shè)計 根據(jù)隧洞形式和地質(zhì)情況綜合考慮，隧洞一次支護采用噴錨支護，根據(jù)各不同洞段的地質(zhì)條件，分為局部錨桿支護和隨機錨桿支護，具體方案如下：土洞段：前一部分供水線路，圍巖類別為類。隧洞過水?dāng)嗝娴讓?.8m，直墻高1.8m，頂拱為半圓拱。

10、開挖洞徑寬2.8m，高4m。施工時采用鋼格柵，模筑混凝土。二次支護采用c25 鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度為300mm，頂拱120°范圍進行回填灌漿。砂卵石洞段：為砂卵石洞段，圍巖類別為類。過水?dāng)嗝娴讓?.8m，直墻高1.8m，頂拱為半圓拱。開挖洞徑寬2.8m，高4m。施工時采用鋼格柵，模筑混凝土。二次支護采用c25 鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度為300mm，頂拱120°范圍進行回填灌漿。泥巖洞段：為泥巖（t1h）洞段，巖性軟弱，成洞條件差。過水?dāng)嗝娴讓?.8m，直墻高1.8m，頂拱為半圓拱。開挖洞徑寬2.6m，高3.8m。圍巖為類巖石。一次支護采用c20 網(wǎng)噴混凝土，采用25 局

11、部錨桿，單根長2.5m，每個斷面4 根，排距2m。二次支護采用c25 鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度為300mm，頂拱120°范圍進行回填灌漿。砂巖洞段：為砂巖（t1h）洞段，過水?dāng)嗝娴讓?.8m，直墻高1.8m，半圓頂拱。開挖洞徑寬2.4m，高3.2m，圍巖為類巖石，采用25局部錨桿，單根長2.5m，每個斷面4根，排距2m。二次支護采用c25鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度為300mm，頂拱120°進行回填灌漿。 4、結(jié)束語 經(jīng)驗及教訓(xùn)：本工程采用施工導(dǎo)流隧洞及輸水隧洞共用的“龍?zhí)ь^”布置形式，在很大程度上節(jié)約了工程的投資。該布置形式因隧洞出口高程遠遠低于隧洞進口高程，故適用于下游灌區(qū)對輸水水頭要