水利工程导流洞封堵设计与施工技术分析

　　目前，在水利工程建设中，导流洞的封堵是重要的组成部分，不仅对整个水利工程的施工效率起到重要作用，也会间接影响到水电站的发电情况。所以，在建设水利工程的过程中，必须重视导流洞的封堵工作，提高水利工程的施工质量。对于导流洞的封堵，需要对导流洞的进口、洞内堵塞体等部分进行设计。为此，本文结合贵州地区某水利枢纽工程，通过实例来开展导流洞封堵设计与施工技术分析，以期为相关工程设计与施工提供一定的参考。
　　1 水利枢纽工程概况
　　1.1 水利枢纽工程的主要信息
　　该水利工程包括拦河面板坝、泄洪洞、发电洞、电站以及溢洪道等五个部分。该水利工程水库正常时候的水位大约为560m.该工程为小型Ⅱ等建筑等级，导流洞的总长度为604m,通过“龙抬头”的方式来结合泄洪洞。隧洞的断面形式采取城门洞形，洞身的高度为6.7m,宽度为6m.
　　1.2 工程的支洞布置
　　依据导流洞的洞线特征，该水利工程考虑到地形、施工周期等方面条件后，选取导流洞的洞线左侧位置来进行施工支洞的布设，桩号为0+264.施工支洞的总长度为106.88m,洞身的高为5.5m,宽为7.7m.
　　2 导流洞的封堵设计过程
　　2.1 设计条件
　　设计条件主要包括三个方面，具体来说：
　　2.1.1 地质条件。对于导流洞封堵洞身的岩性，一般为泥质砂岩，呈现出厚层状和块状构造。Ⅳ类围岩是主要的洞身岩体，成洞条件不强。
　　2.1.2 设计基础。依据该水利枢纽工程基本状况，该导流建筑物在级别上为Ⅳ级，并在库盘（还是库盆）内进行支洞的施工，因此可以执行导流洞的设计标准。
　　2.1.3 堵头型式。堵头型式分为柱型、瓶塞型、截锥形、拱型等四种。为了保证工期进度，并降低施工成本，本次工程选用了柱型堵头，如图1所示：

　　2.2 导流洞堵头的长度计算
　　2.2.1 堵头安全系数的计算公式。由于该工程没有对施工支洞予以封死，所以在设计导流洞的封堵中，计算堵头长度成为设计的重点。堵头一般要承担自身重力、摩擦力等载荷，因此需要存在相应的安全系数，其计算公式如下：

　　式中：抗滑稳定安全系数用K表示，通常安全系数K不能小于3,校核工况的K也不能低于2.5;抗剪断摩擦系数用f表示，在计算中f值取0.8;A是堵头断面的面积；p则是混凝土浮容重；S为堵头的断面周长；C表示抗剪断凝聚力，在该工程中，C值为300kn/m2.
　　2.2.2 设计载荷组合。依据以上信息，可以设计出两种载荷：一种是基本载荷组合，主要是正常蓄水位情况下水的推力和堵体的自身重量；另一种是特殊载荷组合。根据式（1），基本载荷组合下K值不低于3,而在特殊载荷下，K值则不低于2.5.
　　为了满足工程建设要求，本次设计应当对分别计算以上两种情况，从而获得堵头的长度。依据式（1），可以计算出堵头水推力的结果和堵头的自重结果，具体如表1、表2.综合计算结果，把该施工支洞封堵头的长度设定成22.0m.

　　2.3 导流洞堵头的细部设计
　　首先，堵头施工选用强度为C20的混凝土，在砼浇筑施工达到70%强度时，应用回填灌浆的方法来施工；其次，在对堵头进行灌浆施工中，主要部分为顶部、围岩固结、接触等三个方面的灌浆；最后，在施工围岩固结灌浆中，钢管直径为5cm,埋设过程中，外露的管口长度不低于15cm.此外，入仓和浇筑温度都应超过15℃。
　　3 导流洞堵头的施工技术
　　3.1 准备施工的材料
　　根据工程情况，该工程施工需要以下材料：强度标号为C20的砼；总共600m2左右的固结灌浆、回填灌浆、接缝灌浆；在预埋固结灌浆中，总管长度在90~100m;而在预埋回填灌浆中，总的管长为30m左右，以上管材都是5cm的聚录乙烯管。
　　3.2 导流洞堵头的施工流程
　　3.2.1 浇筑堵头砼分为两个阶段：第一期的任务是对全洞以及周边砼予以浇筑，第二期施工为浇筑廊道段的砼。在完成导流洞封堵施工后，需要对洞壁的浮土进行清除，然后造孔、埋管。在第一期砼结构与设计强度相符合进行灌浆施工，最后是对廊道砼进行浇筑。
　　3.2.2 安装模板。选用组合模板对支洞砼进行浇筑，浇筑中选取单排架来支持组合钢模架，利用剪刀撑进行搭设，然后连接支洞周围的钢拱支架。同时，通过地面打地锚来连接外架，借助于对拉杆来连通导流洞封堵钢模台车，等到砼的浇筑施工完成后才拆解钢模台车。
　　3.2.3 布置灌浆管。在明确布孔地点之后，需要在布孔位置凿出孔道，深度在50cm左右，然后焊接灌浆管的前端，确保焊接形状是圆台形，圆台面积等同于孔道面积，而圆台小圆尺寸则与灌浆管的直径相符合。选用厚度为0.33m的铁皮作为材质。在孔成形后，把灌浆塞固定到孔部底处20cm深的区域。在锚固剂硬化后，在外面刷上砂浆，厚度为2~3cm.最后，在合适位置固定预埋灌浆管的后端模块，并进行焊接处理。
　　4 结语
　　综上所述，本文结合贵州地区某水利枢纽工程，通过实例来开展导流洞封堵设计与施工技术分析，以期为相关工程设计与施工提供一定的参考。总而言之，导流洞封堵设计与施工应当立足于施工区域的地质条件，严格执行有关设计标准，并对堵头的长度进行计算，最后进行浇筑堵头砼、安装模板以及布置灌浆管等施工。
　　参考文献
　　[1] 梁小红。试论水利枢纽工程导流洞封堵体设计与施工措施[J].内蒙古水利，2011,10（5）。
　　[2] 徐进汉。水利工程中导流洞封堵体设计方法及施工技术的探讨[J].内蒙古水利，2012,6（10）。