金家坝引水隧洞设计

工程概况
金家坝水电枢纽工程位于重庆市酉阳县双河镇官清乡、小河乡境内，为甘龙河流域水电规划梯级电站的第三级。坝址位于乌江的支流甘龙河下游，距金家坝镇1.0km，距酉阳县城47km，枢纽区位于官清乡，引水隧洞由官清乡至小河乡，长7144m，电站厂房位于小河乡下游1.6km的甘龙河左岸。工程任务以发电为主，兼有旅游、水产养殖等综合效益。枢纽主要建筑物由挡水坝、岸坡式溢洪道、引水隧洞、发电厂房及开关站等组成，正常蓄水位445m，总库容1.581×108m3,电站共装3台22MW水轮发电机组，总装机容量66MW，属二等大（2）型工程。

引水系统建筑物
引水系统建筑物由进水口、引水隧洞、调压井和压力管道四部分组成。进水口与大坝等级相同，为二级建筑物。引水隧洞与厂房等级相同，为三级建筑物。设计洪水标准为五百年一遇，相应库水位为445.00m；校核洪水标准为二千年一遇，库水位为466.31m;水库死水位为407.00m。
引水系统位于河床左岸，引水隧洞由官清乡引至小河乡，长7136.63m，隧洞形式为圆形断面，后接调压室。引水隧洞前3.5km设计内径为5.7m钢筋混凝土衬砌，后半段设计内径为7.2m喷混凝土衬砌，压力管道设计内径为4.6m，调压室断面内径为20.0m。
以下将引水隧洞的方案选择叙述如下：
1．方案比较
引水系统布置方案的比较主要进行了引水洞线比较、经济洞径比较和衬砌型式比较。
1.1引水洞线比较
发电厂房厂址确定后，布置了两条引水洞线─Ⅰ、Ⅱ线进行比较，两条引水洞线的进水口、调压井和压力管道的布置均相同，只是洞身段布置不同。洞线Ⅰ的布置原则是满足上覆岩体厚度的前提下洞线最短；洞线Ⅱ的布置原则是洞线最短的前提下，对不满足上覆岩体厚度的洞段需采取加固措施。
经比较，两条洞线的工程地质条件无较大差异，洞线Ⅰ较洞线Ⅱ的长度增加244m，但洞线Ⅱ有134m长度的上覆岩体厚度不够，需采取钢板衬砌，且最小覆盖厚度仅5m，施工时很难成洞，施工难度较大，因此，经综合考虑选择洞线Ⅰ为推荐洞线。
1.2经济洞径比较
引水洞经济洞径比较是针对推荐的洞线Ⅰ进行的，进水口型式采用岸塔式，引水洞为圆形钢筋混凝土衬砌，调压井阻抗式，井后段采用压力钢管引入厂房，压力钢管外包素混凝土。
经过机组机型、机组台数的综合比较，确定三台发电机组方案作为推荐方案，该方案中每台机组的单机额定流量为Q=25.59m3/s。引水隧洞洞径选择六种洞径进行比较（分别为D= 6.3m 、6.0m、5.8m、5.7m、5.6m、5.4m）；由于压力管道长度为仅212m,与7144m长的引水隧洞比较所占洞长的比例很小，因此经济洞径比较只比较引水隧洞工程量。引水隧洞各方案工程量见表1.2-1。

表1.2－1 经济洞径比选各方案工程量表
项 目 单 位 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五 方案六
D=6.3m D=6.0m D=5.8m D=5.7m D=5.6m D=5.4m
石方洞挖
m3 314391 289081 272798 264834 256987 261648
喷混凝土 m3 1713 1642 1595 1572 1549 1502
洞衬混凝土 m3 80235 76695 74335 73155 71975 69615
钢 筋 t 3935 3762 3646 3588 3530 3414
锚杆Φ22 L=3.0m 根 7907 7907 7907 7907 7907 7907
固结灌浆 m 47230 47230 47230 47230 47230 47230
回填灌浆 m2 60157 57685 56037 55213 54389 52741
橡胶止水带 m 16197 15489 15017 14781 14545 14073

通过对引水隧洞进行的动能经济比较，最终选定引水隧洞洞径D=5.7m，其相应流速为3.01m/s。
1.3 衬砌型式比较
根据引水隧洞的地质纵剖面图，Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类围岩长度为4098 m，占引水洞总长度的58%，Ⅱ类围岩长度3014m，占引水洞总长度的 42%。
在经济洞径比较的基础上及等水损的原则下，共比较了四种衬砌型式：
a）方案一：全衬
引水洞全长度均采用钢筋混凝土衬砌，通过经济洞径比较，确定引水洞内径为5.7m，衬砌厚0.45m。
b）方案二：衬砌/喷锚
引水洞前3.5km段均为Ⅳ类和Ⅴ类围岩，考虑按引水洞内径为5.7m的钢筋混凝土衬砌，衬砌厚0.45m。引水洞后3.64km段基本为Ⅱ类围岩，局部地段共570m为Ⅲ、Ⅳ类围岩；Ⅱ类围岩采用喷锚支护，Ⅲ、Ⅳ类围岩采用钢筋混凝土衬砌，喷锚段与衬砌段的内径相同。经等水损计算，引水洞内径为7.2m，衬砌厚0.50m，喷混凝土厚10cm。
c）方案三：等内径衬砌
引水洞前3.5km按钢筋混凝土衬砌；引水洞后3.64km的Ⅱ类围岩采用喷锚支护，局部Ⅲ、Ⅳ类围岩采用钢筋混凝土衬砌，全洞长（含喷锚段与衬砌段）的内径相同。经等水损计算，引水洞全长内径为6.6m，钢筋混凝土衬砌厚0.50m，喷混凝土厚10cm。
d）方案四：等洞径开挖
引水洞前3.5km按钢筋混凝土衬砌；引水洞后3.64km的Ⅱ类围岩采用喷锚支护，Ⅲ、Ⅳ类围岩采用钢筋混凝土衬砌，喷锚段与衬砌段按相同洞径开挖。经等水损计算，引水洞开挖洞径为7.2m，钢筋混凝土衬砌厚0.50m，喷混凝土厚10cm。
以上四种衬砌型式比较的工程量及投资见表1.3－1.
表 1.3-1 衬砌型式比较工程量表
项 目 单价 方案一 方案二 方案三 方案四
石方开挖( m3 ) 85 243602 283276 297412 289907
衬砌混凝土( m3 ) 380 61907 40001 47854 45158
喷混凝土( m3 ) 450 　 6492 5956 6311
钢 筋( t ) 5500 3095 2152 2393 2258
总投资（万元） 6126 5404 5930 5706
总投资差（万元） -722 -195 -419

通过比较，方案二投资最少，较方案一节约投资722万元，较方案三节约投资526万元，较方案四节约投资302万元，上述四种方案在技术上均为可行方案，但方案二的经济性较为优越。
综上所述最终推荐选择了方案二：衬砌/喷锚衬砌型式，即前半部分为内径5.7m钢筋混凝土衬砌，后半部分为内径7.2m喷锚衬砌（局部较差围岩段采用钢筋混凝土衬砌）。




阅过：
从特点来谈：如施工便利、工期提前、造价经济等诸多方面叙述。并给出结论性意见。
论文与设计报告的不同在于论文要有立意的特点，要多几个为什么。否则就成了说明文。