竹寿水库输水隧洞除险整治方案研究

邓昌奇 谢新生 杨晓燕

（1.四川大学水利水电学院 四川 成都 610065；2.武警水电第三总队 四川 成都 610036）

1 工程概况

竹寿水库位于四川省凉山州会理县黄柏乡境内鲹鱼河上游支流岩洞河上，距宁南县城区80 k m，是一座以灌溉和城市供水为主，兼有防洪效益等综合利用的中型水库。水库坝址以上控制集雨面积69 k m2，总库容1152万m3。水库枢纽包括大坝、泄洪隧洞、输水隧洞等。输水隧洞为原导流洞改建，位于大坝左岸库内，由放水闸和隧洞组成。目前放水闸已不能正常工作，由隧洞下游放水锥形阀控制放水。该水库设计灌溉面积3.2万亩，并向宁南县城市供水500万m3/年。输水隧洞的整治对于下游灌溉取水、宁南县城供水、日常运行管理均起到至关重要的作用。

2 输水隧洞存在的病害问题

依据大坝安全评价报告及地勘报告，竹寿水库输水隧洞存在如下问题：

（1）放水闸地基层发生过垮塌，经过处理后一直运行至今。由于出现过垮塌问题，放水闸仅设有检修闸，无工作闸门。实施放水要从坝下游输水隧洞中的放水阀启闭，日常运行管理维护极不方便，影响安全运行。

（2）输水隧洞位于左岸O1h砂岩中，为利用原施工导流洞，前段有165 m未衬砌。未衬砌段围岩为砂岩，裂隙较发育，洞顶有掉块形成直径约50 c m～80 c m的空腔；经长期放水冲刷，隧洞底板不平整的情况加剧；未衬砌段洞身有3处漏水点，底部有1 m多深的冲槽，局部有塌块。

（3）放水锥形阀已经损坏，需更换。放水管的压力管伸缩节也需要修理。

3 输水隧洞整治设计方案

依据竹寿水库输水隧洞存在的问题，本次除险整治拟定了如下组合方案：

方案一：只针对输水隧洞存在问题进行处理，即对原未衬砌隧洞段进行全断面衬砌、漏水点局部防渗灌浆处理及更换放水阀和压力管伸缩节。

方案二：将输水隧洞进水口改建为塔式进水口，进水口位置不变，新建工作和检修闸门以及启闭系统；对原未衬砌隧洞段进行全断面衬砌；漏水点局部防渗灌浆处理；拆除放水锥形阀。

方案三：在原进水口下游方向基岩稳定部位新建塔式取水口，另开挖一段隧洞连接到原隧洞的中段，形成龙抬头连接洞段；连接点前设混凝土堵头，堵头上游隧洞段病害严重，废弃不用，渗漏点可不做处理；下游剩余未衬砌洞段进行全断面混凝土衬砌；拆除放水锥形阀。

3.1 输水洞未衬砌部分的衬砌设计

对未衬砌的原输水洞采取C 25钢筋混凝土全断面衬砌，衬砌厚度50 c m。对输水洞底部的冲刷较深的部位，清基后用C 15混凝土回填。

3.2 原输水洞渗漏处理

对洞中漏水部位进行灌浆处理。具体处理方法是：在漏水部位上下3 m范围内，在洞壁上按梅花形布设钻孔，孔距1 m，孔深1 m～2 m；灌浆材料用水泥浆，如果渗漏严重，可在灌浆液中添加速凝剂；灌浆压力采用0.1 M P a～0.15 M P a。漏水出口处掏槽（凿槽深10 c m～20 c m）用环氧砂浆封堵。

3.3 现进水口改造设计

该方案为利用原检修闸位置改建塔式取水方式，位置在现检修闸门正前方。

根据地勘报告，该处曾经产生过滑坡，因此需要对基础加固处理，以便保证建筑物的稳定。进水口基础直接建在斜坡上，为防止新旧混凝土连接不牢导致基础下滑，新旧混凝土交界处采用锯齿形。

设计进水口底板高程为死水位高程2370.10 m，进水口尺寸为1.2 m×1.5 m（宽×高），工作闸门后接渐变段，保证进水口与放水钢管平顺连接，放水钢管仍采用直径1 m的钢管。进水口采用四面圆弧形，上唇与左右两侧采用直径为1 m的圆弧与水流平顺连接。下唇为便于放置拦污栅，向库区内延伸1 m，采用直径为1 m的圆弧平顺相接。进水口进口处安置拦污栅，依次向里面为检修闸门与工作闸门。进水口顶部竖井采用方形，宽度与原进水口宽度相同为3.8 m，长度为4.1 m。工作闸门与检修闸门采用固定式卷扬机启闭。

3.4 新建塔式进水口设计

经比较选择，新建塔式进水口位置选择在原进水口下游方向约70 m，进水口与原放水洞采取龙抬头形式连接，连接段长度20 m（水平段2 m，转弯段6.2 m，竖起段11.8 m）。放水塔底基础放置于强风化下部岩体或弱风化岩体中，并对基础进行固结灌浆处理，放水塔稳定安全可保障。

进水口底板高程定为现死水位高程2370.10 m，进水口尺寸为1.2 m×1.5 m（宽×高），以保证放原设计流量。工作闸门后接渐变段，保证进水口与放水洞平顺连接。连接段采用直径2 m的圆形洞，洞壁采用C 25砼衬砌，厚度30 c m。进水口采用四面圆弧形，上唇与左右两侧采用直径为1 m的圆弧与水流平顺连接，下唇向库区内延伸1 m，采用直径为1.0 m的圆弧平顺相接。在拟建进水口前布置一段引水渠，渠底面高程2369.6 m，两侧以1∶0.5放坡。引水渠段在进水口处底宽5 m，向库区方向以喇叭口形式扩大。放水塔上部采用宽度4.0 m，长度4.1 m的方形竖井。竖井壁厚60 c m。工作闸门与检修闸门采用固定式卷扬机启闭。

4 输水隧洞整治方案比较分析

方案一：只针对输水隧洞目前存在的病害问题进行了处理，工程量小，整治费用少，总投资126.65万元。但放水问题没有得到改善，日常运行仍要从坝下游输水隧洞中的放水阀启闭，运行管理极不方便。而且，进入原未衬砌输水隧洞段进行全断面衬砌及漏水点局部防渗灌浆处理时，施工交通极不方便，人员、材料及设备难以进入。

表1 三种方案对比分析表

方案二：将原进水口位置改建后可以彻底解决放水问题，日常运行管理方便，且将隧洞下游放水锥形阀及原堵头拆除后，可以此作为施工交通入口，洞身段处理施工方便。但是，工程量大，且该处基础地质条件差，曾发生过垮塌，安全性较差，基础处理费用投入较大，总投资195.82万元。

方案三：在原进水口位置下游方向新建取水口，既能彻底解决放水问题，又能保证基础稳定，安全性好。而且，将隧洞下游放水锥形阀及原堵头拆除后，可以此作为施工交通入口，洞身段处理施工方便。但是，需新建取水口及新开龙抬头连接洞段，工程量大，总投资184.07万元。

通过以上分析对比，三种方案都可处理输水隧洞问题。方案一费用最少，但运行管理条件差，洞内混凝土衬砌、堵漏施工不方便；方案二及方案三都对输水隧洞的运行维护条件有较大改善，而且便于洞内衬砌和防漏灌浆施工，但两方案的工程量比方案一大，投资增加较多。权衡该水库的重要性、投资效益及施工难易，方案二与方案三更优。方案二与方案三比较，洞身处理工程量大，放水塔基础地质条件差，基础处理工程量大，安全性差，且总投资大于方案三，故方案三更优。

因此，综合投资、效益、安全性及施工难易程度等因素考虑，推荐方案三为最优整治方案。

5 结语

本文通过对竹寿水库输水隧洞病害详细分析及方案比选，最终采取另选址新建塔式进水口方案，彻底解决了放水问题，且更利于洞身病害处理施工，目前该整治工程已施工完毕，取得了良好的效果。输水隧洞的病害处理问题，是水利水电工程除险整治中的常见问题，对其处理的好坏，会影响到整个工程的功能发挥及运行安全。除险整治工程必须综合考虑投资、效益、安全、工期及施工难度等因素，经多方案比较，选择最优处理方案，才能真正科学、有效的解决病害问题。陕西水利

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