木斯千水库工程导流隧洞设计

摘要：介绍了木斯千水库导流隧洞设计，根据现场地形、地质条件，合理布置洞线。导流隧洞结合运行期放水隧洞设计，缩短了工期，节省了工程量，降低了工程投资。

关键词：水工结构；导流隧洞；隧洞施工；木斯千水库

中图分类号： TU74 文献标识码：A 文章编号：

0、概述

木斯千水库位于遵义县铁厂镇西花村境内的瓮岩溪中下游，距遵义县城约60km、距遵义市中心城区约71km。木斯千水库为小（1）型水库，工程等别为Ⅳ等，挡水大坝（面板堆石坝）、溢洪道、放水隧洞为4级建筑物。临时建筑物为5级建筑物。水库正常蓄水位912.00m，水库总库容130万m3，拟建大坝最大坝高为40.0m。

工程的主要任务是农田灌溉及农村人饮，工程建成后，可新增改善灌溉面积2.0428万亩，同时可解决0.7428万人（新增）的饮水问题。

工程总工期24个月，本文介绍的导流隧洞施工安排在第一年的4月到第10月，以保证主体工程能在枯季顺利施工。结合枢纽布置和临时建筑物施工导流洞的布置，采取“一洞多用”方式，导流任务结束后将改造导流隧洞为放水隧洞。

1.导流隧洞设计标准及水文气象条件

根据SL303－2004《水利水电工程施工组织设计规范》，导流建筑物为5级建筑物。大坝施工期的临时度汛洪水标准取20年一遇，相应的入库洪峰流量84.5m3/s。

项目区气候温和，冬季多为阴雨天气，雨量较少。多年平均气温14.6℃，实测最高气温38.7℃，实测最低气温-7.1℃。多年平均无霜期340天，多年平均瞬时最大风速11.8m/s。多年平均降水量1030.7mm。

2、导流隧洞地质条件

水库坝址处于瓮岩溪与铁厂河汇口上游约400m。河床高程876.00~886.00m，坝址河流总体流向N50～55°E，河流流向大致为“C”型，大坝上游水面宽58～88m，下游槽谷宽60～27m，下游槽谷为干谷。坝址河段两岸地形不对称，河谷大致呈“V”型横向谷，右岸地形较陡且局部为陡崖，大部分基岩；左岸地形相对较缓地而覆盖层较厚，仅局部基岩；河床基岩多，覆盖层较浅。

本工程对导流隧洞洞线进行了左右岸洞线的方案比较。对左岸洞线，隧洞处于河弯的外弧，洞线比右岸长70m，隧洞进口处有一冲沟，且隧洞施工交通不方便。对右岸洞线，隧洞处于河弯的内弧，洞线比左岸短，隧洞进出口均不受冲沟及主要交通道路的影响。工程选用右岸洞线的导流隧洞方案。

沿洞身沿线出露地层岩性为∈1j1、2泥质粉砂岩、粉粒石英砂岩互层夹薄层灰岩等，受区域断裂的影响，沿线裂隙发育，岩体较破碎，岩层倾角18～20。洞向沿线表层多被第四系覆盖，厚3～6m，进口洞脸开挖将形成高约14m岩质逆向坡，多位于强风化层内，岩体多呈碎裂状，属Ⅴ类围岩体，成洞条件较差；其余洞身多位于弱风化内，但受岩性及裂隙切割的影响，遇水易软化，多属Ⅳ类围岩、局部岩体完整段可达Ⅲ类（约占10％）围岩，隧洞沿线出露地层岩性多以碎屑岩为主，为相对隔水岩体，故隧洞开挖的过程中遇大量涌水的可能性较小。

根据GB18306－2001《中国地震动参数区划图》，工程区地震基本烈度小于Ⅵ度。

3、导流方式及程序

水库大坝为砼面板堆石坝，结合坝址的场地条件和大坝的施工特点、技术要求，大坝施工不具备按左右河床进行分期导流的条件，也不宜在坝身设底孔、中孔或缺口进行初期和中后期的分期施工导流。大坝施工选用全段围堰挡水、隧洞过水的导流方案。导流程序为：上游围堰挡水导流隧洞引水下游河道。

4、导流建筑物设计

（1）隧洞布置

根据选择的洞线方案，结合右岸地形坡度、岩层产状及大坝枢纽布置情况，为节省投资，隧洞进出口轴线方向在满足水流顺畅的条件下尽可能避开断层带且与河流走向有较大的交角，并结合溢洪道布置将隧洞出口设在溢洪道出口下游侧。

经布置，导流隧洞轴线呈“”型，轴线总长224m，进口轴线方向S47.49°E，出口轴线方向S79.44°E，转弯段（桩号0+192.04～0+200.66）转角38.040，转弯半径20m。

（2）断面设计

根据施工进度计划和大坝填筑强度测算，导流隧洞除渲泻枯季施工洪水外，还承担大坝施工期间的度汛任务。为降低上游围堰高度和加大度汛期间的渲泻能力，导流隧洞进口底板高程取887.10m，结合坝址河段的比降隧洞底坡取4.7%，隧洞出口底板高程为877.66m；隧洞断面按导流无压，度汛时有压的结构要求设计；因洞身围岩有中厚层白云岩、泥质白云岩、且在0+155桩号附近为约11m的断层角砾带属Ⅴ类。隧洞承担度汛泄洪和运行期的灌溉及人饮供水，隧洞洞身按全断面钢筋砼衬砌设计。

导流隧洞断面型式采用顶拱夹角为1200角的城门洞型，根据上述条件，设计隧洞净高5.0m，底宽3.2m，侧墙高4.1m，顶拱半径1.85m，隧洞洞身长182.7m，进口底板高程887.10m，出口底板高程878.34m。根据洞身地质及岩性情况，结合隧洞运行期将作为水库放水隧洞。考虑对洞身顶拱及侧墙采用0.4m厚的C20钢筋砼进行衬砌，对断层角砾带（导0+141.3~导165.2）顶拱及侧墙采用钢拱架支护，再用0.8m厚的C20钢筋砼衬砌，隧洞底板采用0.4m厚的C20钢筋砼浇筑。

导流隧洞进口引渠长17.5m，出口引渠长14.6m。进口引渠侧墙采用矩形断面，引渠底宽6.6～3.2m，侧墙高2.5～3.9m，进口底板高程887.10m，引渠末端靠洞脸处设两道相距1.0m、槽深槽宽均为0.3m的封堵闸槽；出口引渠采用侧墙采用矩形断面，引渠底宽3.2m，侧墙高4.1m，首端底板高程878.34m，出口底板高程877.66m。进出口引渠采用侧墙边坡为1:0.3的梯形断面，进出口引渠侧墙及底板均采用0.4m厚的C20砼衬砌。

（3）边坡支护

根据导流隧洞进出口的地质与岩性情况，对隧洞进出口开挖边坡根据地质情况作喷锚处理。隧洞挂口以上边坡采用系统或随机锚杆锚固后喷C20砼支护，锚杆按梅花形布置，间距1.5m；锚筋直径Ф25、长度3.0m，锚固深度2.8m。

本工程导流隧洞工程量较小，施工交通条件较好，各导流建筑物的土方开挖、土石方出渣、建材运输均以机械为主，石方开挖、干砌石砌筑、砼浇筑均以人工为主。

（4）、导流隧洞施工

导流隧洞进出口引渠覆盖层土方采用1m3的挖掘机挖装，15～20t的自卸汽车出渣。引渠石方及洞口削坡按自上而下分层的方式开挖，开挖前应做好开挖范围以外一定范围内的危石清理和坡顶排水工作，随着开挖边坡的形成，需按设计要求作好坡面喷锚处理。石方采用微差梯段爆破，爆破孔用手风钻钻孔，石渣运输方式与土方开挖相同。

导流隧洞洞身最大开挖断面4.8×6.2m，洞身开挖按全断面掘进、一次成形的方式施工；开挖采用自制移动式气腿钻钻孔，周边光面爆破；弃渣采用铁斗胶轮车运至洞口，再由15～20t的自卸汽车出渣。对于断层角砾带洞身段和围岩风化较深洞身段的开挖，采用每轮进尺不大于3.0m就进行支护衬砌的开挖方式，每轮开挖前必须采用长4.5m以上的锚杆超前支护，且还应加强围岩稳定的监测工作。

洞身砼衬砌施工时采用构架支撑，支撑应有足够的整体性，接头牢固可靠，各排之间应用剪力撑、水平撑和拉条连接。支撑柱基放在平整岩面上，柱基较软时设垫梁或封闭底梁。模板施工采用人工立模，砼在洞内的运输以铁斗胶轮车为主，垂直运输采用5t卷扬机运输，并由人工持软轴振捣器振实。洞身砼浇筑时间隔10～15m设一横向伸缩缝，伸缩缝采用沥青砂浆填缝。

（5）施工度汛方案及水力计算

根据上述大坝施工期的度汛方案和设计导流隧洞的结构设计尺寸，经调洪计算，在坝前水位达到891.03m时，相应入库洪峰流量84.5m3/s（P=5%）对应的库水位不再上涨，下泄洪水流量84.5m3/s，导流隧洞洞内过水流速6.72m/s。设计坝前度汛水位取891.03m，相应拦洪库容13.7万m3。度汛洪水分流计算如表下。

度汛洪水分流计算成果表

经施工进度计划和大坝填筑强度测算，汛前大坝上游侧临时挡水断面可填筑到890.00m高程，坝体填筑工程量约5.98万m3（892.00m高程全断面坝体填筑量7.68万m3，月填筑1.2万m3左右，汛前根据实际施工进度先对上游面进行填筑形成临时挡水断面），满足工程施工度汛面貌要求。

5、结束语

导流隧洞采用“一洞多用”方式。导流隧洞结合放水隧洞的方案，缩短工期、节省了工程投资。隧洞进出口轴线方向在满足水流顺畅的条件下尽可能避开断层带且与河流走向有较大的交角，并结合溢洪道布置将隧洞出口设在溢洪道出口下游侧，保障了施工期和运行期的安全。该工程现已进入实施阶段。