导流洞堵头施工设计中的关键技术探讨

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1、第4期(第323期)吉林水利2009年4月[文章编号]1009—2846(2009)O4—0016-O4导流洞堵头施工设计中的关键技术探讨李鹤，马文通。(1．新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐830000；2．天津市水利勘测设计院，中国天津300204)[摘要]导流隧洞封堵堵头属永久建筑物，其重要性与拦河坝相当。本文对导流隧洞封堵设计中堵头长度、体型、灌蒙和温控等关键技术，给出了具体的设计方法。[关键词]堵头长度；堵头体型；灌浆，温控[中圈分类号]TV551[文献标识码]B对导流洞堵头的四项关键技术即堵头长度、体型、灌浆和温控四个方

2、面，从简洁实用的角度，给出设计方法，供从事导流洞封堵工程设计与施水利水电工程的导流隧洞在完成使命后，都工的人员参考。要用永久性混凝土堵头进行封堵，在运行过程中堵头同周围岩石或混凝土连成整体，共同承担由2堵头长度确定作用水头产生的水压力。导流洞封堵堵头作为永久性建筑物，在设计规范中没有明确的规定，目堵头长度是堵头设计的核心问题，一般而前国内外工程设计中一般遵循的原则n为：①言，堵头承受的基本荷载有内水压力、渗透压堵头为安全级别与大坝同等的永久性建筑物；②力、自重、地震荷载以及周边的围岩压力的等。堵头大坝的防渗帷幕形成整体，且安全可靠、稳虽然

3、有限元法在工程界得到广泛的使用，但导流定性和防渗性能好；③根据施工条件和施工水隧洞封堵堵头长度的确定，目前常用的方法主要平，堵头设计应方便施工和简化施工顺序；④水为《水工隧洞设计规范》(SL279—2002)(简称压力是作用于堵头的唯一荷载；⑤堵头是水荷载水利版)、《水工隧洞设计规范》(DL／T5195—作用下的沿着周界产生静剪力的刚性体，剪应力2004)(简称电力版)和经验公式，简要说明如沿着周边均匀分布；⑥实际存在的地应力、灌浆下：残余压力、围岩高低不平形成的嵌槽抗剪力等作(1)水利版规范计算公式为额外安全储备，不参与计算。L≥虽然堵

4、头的工程量相对较小，但作为水库蓄水的主要控制条件之一，对水利水电工程的安全式中：L为堵头长度，m；P为堵头迎水面运行有着极其重要的作用，封堵工作是否能够顺承受的总水压，MN；[r]为容许剪应力，取利、及时地完成，对整个后期的工程进度有着极0．2一O．3MPa；A为堵头剪切面周长，m。其重要的意义。如福建万安溪水电站及南一水电该公式将封堵体视为静水作用下的刚体，剪站、南一水电站、贵州光照电站等，水库蓄水后应力沿周边均匀分布，P取堵头迎水面的总水导流洞堵头出现透水现象，导致电站未能按照预压，A在规范中要求为剪切面周长，但在实际设期时间发电。而

5、新疆恰甫其海水利枢纽工程、吉计中，根据以往工程经验，通常取底边的全部加林台一级水电站、喀腊塑克水利枢纽工程等工程上两侧墙的一半。的导流洞堵头的设计、施工均非常成功，工程运(2)电力版规范计算公式行后没有渗漏显现本文综合已建工程的经验，作用效用函数S(·)一∑P和抗力函数[收稿日期]2OO8～12—1O[作者简介]李鹤(1981一)，男，毕业于沈阳理工大学水利水电工程专业，学士，助理工程师，现从事水利水电工程设计工作。一16—吉林水利导流洞堵头施工设计中的关键技术探讨李鹤等2009年4月R(·)一∑WR+CAR式中：∑PR为滑动面上封堵体承

6、受的全部切向作用之和，kN；∑W为滑动面上封堵体全部法向作用之和，向下为正，kN；为混凝土与围岩(或混凝土)的摩擦系数；C为混凝土与围岩(或混凝土)的黏聚力，kPa；A为除顶部外，封堵体与混凝土接触面的面积m。如果堵头周边原导流洞衬砌混凝土挖除，则fR采用混凝土与围岩的摩擦系数，采用混凝土与围岩的黏聚力；如果堵头周边原导流洞衬砌混凝土不挖除，则采用混凝土与混凝土的摩圈3短钉形导漉洞封堵堵头擦系数，采用混凝土与混凝土的黏聚力。(3)经验公式L—HD／50式中：D为混凝土堵头直径，混凝土堵头直径，堵头为非圆时，取纵向或水平向较大值}H为作用水

7、头(m)就水利版和电力版的区别来看，水利版没有考虑混凝土与围岩的相互作用，而笼统的将[r]取为0．2—0．3MPa，因而结果不如电力版的合理；然而电力版公式由于考虑围岩和混凝土之间圈4拱形导藏洞封j蕾堵头相互作用较大，从而使得抗力较大，所求得封堵体的长度较小；综合以往设计经验，经验公式在瓶塞形堵头采用单段、单齿结构，即上游断高水头时结果一般偏于保守。面大，下游断面小，在上游水推力作用下，混凝土堵头对围岩形成挤压；同时，混凝土堵头伴随3封堵蔷体r^i～一酉主0。要[体一型及其一丁选择轴向压缩变形，径向将产生膨胀效应，对围岩形成挤压，受到由于

8、变形压力产生的附加弹性抗力导流洞封堵堵头的型式有瓶塞形、截锥形、的作用，并由此在混凝土与围岩接触面上产生摩短钉形和拱形，见图1一图4。擦阻力。由于瓶塞形堵头施工简单，受力状况较好，所以导流洞堵