波波娜水电站长引水隧洞施工支洞封堵设计.docx

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·规划设计·

波波娜水电站长引水隧洞施工支洞封堵设计

张万军

(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐830000)

[摘要]针对波波娜水电站长引水隧洞6条施工支洞的特点，选择柱形堵头，采用5种常用的堵头长度计算公式计算堵头长度，分析比较其结果，并结合工程实际，综合考虑各种因素确定堵头长度，最后对堵头灌浆进行设计。实施后，6条施工支洞堵头均安全运行。

[关键词]施工支洞；堵头；封堵；灌浆

[中图分类号]TV554[文献标识码]B[文章编号]1003-1510(2012)02-0058-04

1工程概况

波波娜水电站工程由拦河坝、泄水建筑物、发电引水系统及电站厂房等主要建筑物组成。水库正常蓄水位1856.2m,校核蓄水位1858.1m。工程等别为Ⅲ等中型，发电引水系统为3级建筑物。发电洞低压洞段长12057.385m与调压井相连，调压井后接压力钢管斜井段。隧洞为圆形断面，洞径5.4m,纵坡1/380,底板高程1841.000-1810.857m,压力钢管斜井段长290.075,内径4.6m,纵坡1:0.8391,上弯段起始断面中心高程1813.157m,下弯段末断面中心点高程1590.947m。

2施工支洞布置

本工程引水隧洞是控制施工工期的关键项目，根据发电引水系统布置特点，综合分析施工交通、施工进度和地形等因素，布置1-4*施工支洞，分别位于发电洞桩号1+577.322、5+963.785、7+807.864、11+590.112。为方便施工，施工过程中在发电引水洞桩号0+131.220、压力钢管斜井段增设5*施工支洞和6#支洞。各施工支洞均为城门洞形，1*-5#支洞布置在洞线左侧，6*支洞布置在洞线右侧。

3堵头设计

3.1设计标准

波波娜水电站工程等别为Ⅲ等工程，工程规模

为中型。水工建筑物按VI度地震设防；各主要建筑物级别如下：拦河坝、泄洪冲沙建筑物、发电引水系统及厂房为3级建筑物；次要建筑物为4级；临时建筑物为5级。发电洞、压力钢管施工支洞堵头属于永久挡水建筑物，设计标准与发电洞、压力钢管相同，为3级建筑物。

3.2堵头型式

堵头型式有截锥形、短钉形、拱形、柱形等，截锥形堵头能将压力较均匀地传至洞壁严实，受力较好；短钉形在钉头部位应力较集中，受力不均匀；拱形堵头混凝土量少，但是对岩石承压及防渗要求较高，一般用于岩体坚固、防渗性较好的地层；柱形堵头不能充分利用崖壁的承压，只能依靠自重摩擦力及粘聚力达到稳定；由于前3种形式均需要在施工支洞开挖过程中进行不规则扩挖，在施工爆破中很难一次成形，而二次开挖往往会影响工期，为加快施工进度，本工程选择柱形堵头。

3.3堵头长度计算

堵头长度是封堵设计的核心问题，堵头承受的基本荷载一般有水压力、扬压力、自重和混凝土与基岩粘聚力及摩擦力。我国工程实例较多，计算方法多种多样，没有统一的原则，其计算方法主要有5种。

3.3.1经验公式

L=Dh/50(1)

式中：D混凝土堵头等效直径，m;h——堵头迎水面作用水头，m。

[收稿日期]2012-03-07

[作者简介]张万军(1984-),男，甘肃武威人，新疆水利水电勘测设计研究院助理工程师，学士，从事施工组织设计工作。

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3.3.2《水工隧洞设计规范》(SL279-2002)公式

(2)式中：P——堵头迎水面承受的总水压，MN;

[r]——允许剪应力，取0.2-0.3MPa;A——堵头剪切面周长，m。

3.3.3《水工隧洞设计规范》(DL/T5195-2004)2公式

作用效用函数：S(·)=ΣPR;

抗力函数：R(·)=fZWn+CeAn。(3)式中：ΣPR——滑动面上堵头承受的全部切向

作用之和，kN;

∑Wr——滑动面上堵头全部法向作用之和，向下为正，kN;

fr——混凝土与围岩(或混凝土)的摩擦系数；

Cr——混凝土与围岩(或混凝土)的粘聚

力，kPa;

Ar——除顶部外，堵头与混凝土接触面的面积m2。

3.3.4《施工组织设计手册》3公