□田艷艷 □郝鴻忠（江西省贛西土木工程勘測設(shè)計院）

1 里睦水庫基本情況簡介

里睦水庫位于宜春市袁州區(qū)新坊鄉(xiāng)里睦村，屬贛江水系袁河支流新坊水，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合效益的中型水庫。水庫壩址以上控制流域面積22.50 km2。水庫總庫容1812萬m3，設(shè)計灌溉面積1333 hm2，樞紐工程等別為Ⅲ等，主要永久性建筑物為3級，次要建筑物為4級。樞紐工程主要建筑物有大壩、溢洪道、輸水建筑物等。

水庫地理位置重要，下游有新坊鄉(xiāng)、下浦街道辦、渥江鄉(xiāng)及宜春市城區(qū)部分范圍，約1667 hm2耕地、5萬余人，以及浙贛鐵路和清萍公路等重要交通設(shè)施。

2 輸水建筑物目前存在的主要問題及安全鑒定結(jié)論

里睦水庫現(xiàn)狀輸水建筑物為壩下涵管。該涵管于1976年10月底開始施工，1977年2月施工完畢。壩下涵管斜穿大壩，全長185.70m，進口位于大壩右端，底高程為155.05m，設(shè)有攔污柵、事故檢修閘門及其啟閉設(shè)備，出口位于大壩左側(cè)，底高程為153.92m，管身為鋼筋混凝土圓管，內(nèi)徑1.20m，壁厚0.50m，出口接引水鋼管入發(fā)電廠房。

輸水建筑物主要存在問題：一是啟閉框架剝蝕、混凝土露筋現(xiàn)象嚴(yán)重，經(jīng)檢測，啟閉框架標(biāo)號為C9.6，不滿足規(guī)范要求。二是經(jīng)進管檢查發(fā)現(xiàn)，涵管管內(nèi)存在大量蜂窩麻面，部分鋼筋外露、銹蝕，進、出口段管身存在12條裂縫，且檢測涵管管身混凝土標(biāo)號僅為C13.8，經(jīng)復(fù)核，涵管管身結(jié)構(gòu)強度滿足規(guī)范要求，但不滿足抗裂要求。三是涵管出口鎮(zhèn)墩有一條縱向裂縫，貫通到鎮(zhèn)墩底部，存在安全隱患。四是涵管進水口螺桿啟閉機機座銹損，螺桿變形嚴(yán)重，操作失靈；閘門、埋件銹蝕，漏水嚴(yán)重；出口蝶閥銹損，操作失靈，漏水嚴(yán)重。

3 里睦水庫引水隧洞除險整治方案研究

依據(jù)大壩兩岸地形、地質(zhì)條件，現(xiàn)狀施工技術(shù)水平，擬采用在壩岸新建隧洞并封堵原涵管的方案。依據(jù)大壩兩岸及隧洞沿線地形、地質(zhì)條件，現(xiàn)狀施工技術(shù)水平，初擬兩個方案進行比較。方案一：在大壩左岸新建隧洞并封堵原涵管。方案二：在大壩右岸新建隧洞并封堵原涵管。

從工程地質(zhì)條件看，左、右岸隧洞進口段圍巖均為Ⅴ級，進口條件相似，左岸進口段圍巖為全風(fēng)化花崗巖（風(fēng)化物為砂質(zhì)粘土），右岸為強風(fēng)化片巖，呈散體結(jié)構(gòu)；左、右岸隧洞中部圍巖級別為Ⅵ～Ⅴ級，但左岸存在花崗巖與片巖接觸帶，巖體破碎，穩(wěn)定條件極差，兩種方案均需要全段支撐、襯砌；左、右岸隧洞出口條件相同。左岸隧洞全長255m，右岸隧洞全長258m。左岸引水鋼管長26m，右岸引水鋼管長43m。根據(jù)工程量比較結(jié)果，右岸隧洞方案投資較左岸隧洞方案節(jié)省7.78萬元。因此，推薦新建右岸隧洞方案。新建隧洞工程包括隧洞開挖、進口豎井、隧洞洞身襯砌、灌溉發(fā)電引水鋼管、原壩下輸水涵管進出口封堵和管內(nèi)回填灌漿處理等。

新建隧洞進口位于主壩右岸壩軸線上游約120m處，出口位于右岸壩軸線下游約105m處，下接43m長引水鋼管。引水系統(tǒng)全長301m，其中樁號0+000～0+175m為洞挖段，樁號0+175～0+258m為埋管段，樁號0＋258～301m為鋼管段。

隧洞進口采用豎井式進水口，C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板高程為155.00m，閘墩頂高程159.50m，閘室上部為豎井，豎井頂部與工作橋相通，樁號0-009.25～0+000段為隧洞單向收縮喇叭進口段，閘室段長9.25m，寬3.60m，其內(nèi)設(shè)有攔污柵槽及事故檢修閘門，閘門槽孔口尺寸為1.80m×1.80m。隧洞內(nèi)徑為1.80m。隧洞進出口洞臉采用噴錨支護。隧洞出口壓力鋼管處設(shè)一進人檢修孔及工作閘閥。

為了使襯砌和巖石緊密接合，使巖石承受一部分內(nèi)水壓力，并保證巖石壓力均勻傳遞于襯砌上，隧洞要進行回填灌漿，回填灌漿一序孔布置在頂拱90度中心角的兩側(cè)，二序孔布置在頂拱，排距2m。為了加固巖石，減小巖石壓力，提高巖石的彈性抗力，減小外水壓力，對隧洞樁號0+000～0+175m進行固結(jié)灌漿，固結(jié)灌漿每排設(shè)置6孔，排距4m，孔深等于洞徑凈寬，為1.80m。

設(shè)計對隧洞全斷面進行鋼襯處理：現(xiàn)有輸水涵管全線均采用C15混凝土封堵。其出口16m長管段挖除，采用透水性好的材料回填，并與下游坡壩腳銜接，以利大壩美觀。

4 里睦水庫引水隧洞除險整治方案相關(guān)計算

4.1 設(shè)計計算

4.1.1 隧洞過流量計算

對隧洞過流進行計算，計算結(jié)果見表1。

表1 隧洞過流量計算結(jié)果表

4.1.2 電站調(diào)保計算

為了確保隧洞運行的可靠性，首先判斷電站輸水管路是否需要設(shè)調(diào)壓室來減小水擊壓力。判別公式如下：

式中：L—各段壓力水管的總長度，L=301m；V—各段壓力水道內(nèi)的平均流速（m/s），V＝1.38m/s，（正常高水位177.05m情況下，此時發(fā)電流量為2.97m3/s）；H—水電站最小靜水頭（m），H=25.05。

符合上述不等式時，通常要設(shè)調(diào)壓室。經(jīng)計算，∑Lv=356 m＜18H=451m，所以不需要設(shè)調(diào)壓室。

4.2 結(jié)構(gòu)計算

4.2.1 隧洞襯砌計算

根據(jù)隧洞沿線地質(zhì)條件，內(nèi)水壓力分布不同，對隧洞襯砌計算分3段進行。

計算原理：隧洞結(jié)構(gòu)襯砌計算采用《水工隧洞設(shè)計規(guī)范SL279-2002》，配筋計算按照《水工鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范SL/T191-96》中的公式計算偏心受壓和偏心受拉構(gòu)件，計算中不受最小配筋率限制，實際采用時可按照最小配筋率或少筋混凝土計算。

計算方法：隧洞結(jié)構(gòu)計算采用電算，算出變位和內(nèi)力，按偏心受壓和偏心受拉構(gòu)件進行配筋計算。

4.2.2 荷載組合及原則

在外水壓力對襯砌不利時，按100%作用于襯砌上考慮，對襯砌有利時，將外水壓力乘以折減系數(shù)。灌漿壓力與外水壓力不疊加，取大值作用于襯砌體上。考慮圍巖抗力時，不計側(cè)向山巖壓力，計入垂直山巖壓力時，不計入側(cè)向山巖壓力。

4.2.3 計算結(jié)果

經(jīng)計算得各截面能滿足結(jié)構(gòu)要求。

4.2.4 引水鋼管管壁厚度計算

鋼管承受內(nèi)壓時，計算得主管內(nèi)襯鋼管管壁厚為1.68mm，支管內(nèi)襯鋼管管壁厚為1.35mm。考慮鋼管運行中的銹蝕和磨損及構(gòu)造要求等，取主管內(nèi)襯鋼管管壁厚為12mm，取支管內(nèi)襯鋼管管壁厚為8mm。

4.3 引水隧洞進口事故檢修閘門及啟閉設(shè)備

4.3.1 基本設(shè)計資料介紹

閘門采用潛孔式，孔口尺寸(寬×高)為1.80m×1.80m，采用1個孔口，1扇閘門，校核洪水位為179.51m，設(shè)計洪水位為178.59m，正常蓄水位為177.05m，底板高程為155.05m。

4.3.2 概述

為滿足水輪機組及洞身檢修的需要，在隧洞進口處設(shè)置事故檢修閘門。閘門采用金屬熱噴鋅防腐措施，噴鋅前應(yīng)進行噴砂除銹，閘門除銹等級為Sa2 1/2級，埋件除銹等級為Sa2級；所用鋅絲應(yīng)光潔、無銹、無油、無折痕。噴涂層最小局部厚度為160μm；噴鋅后封閉涂料采用環(huán)氧瀝青防銹漆（厚120μm），封閉后直接使用各色環(huán)氧面漆（厚100μm），且滿足規(guī)范“DL/T 5358-2006”規(guī)定。

4.3.3 閘門重量及啟閉力計算

閘門重量及啟閉力計算根據(jù)以下公式估算得：

式中:P—總水壓力，G—閘門自重；Ws—水柱壓力，按10T設(shè)計。

計算得設(shè)計水頭24.46m，孔口尺寸1.80m×1.80m，計算荷載尺寸1.90m×1.90m，總水壓力101.85 t，閉門力-2.76 t，啟門力16.14 t,閘門重量4.00 t,埋件重量1.80 t，閘門的運行采用動水關(guān)閉、靜水開啟的方式。

4.3.4 引水隧洞進口攔污柵及啟閉設(shè)備

為防止雜物阻塞引水隧洞洞身及損壞機組，在引水隧洞進口處設(shè)置攔污柵一道，柵體傾斜布置，與水平面夾角為80°，四周框架用I18的工字鋼組成，柵條采用60mm×8mm（高×厚）的扁鋼。

4.3.5 引水隧洞出口閥門

為滿足工程正常運行要求，擬更換引水隧洞出口1個總管工作閥門、3個支管上的工作閥門及1個放空閥門。

4.3.6 隧洞出口壓力鋼管設(shè)計

壓力鋼管主管全長40m，主管內(nèi)徑1.20m，管壁厚10mm，引水支管共3條，每條長20m，支管內(nèi)徑0.80m，管壁厚8mm。建議各管內(nèi)壁采用金屬熱噴鋅防腐措施。

5 結(jié)語

里睦水庫發(fā)電引水隧洞除險整治方案的設(shè)計雖然設(shè)計方案基本包含全部內(nèi)容，但在細節(jié)上還需要進一步研究，不斷提高水庫的除險水平。

[1]鄧昌奇.竹壽水庫輸水隧洞除險整治方案研究[J].陜西水利，2012.（09）.

[2]何旭東，方云.街子河水庫除險加固[J].大壩與安全，2009.（02）.