涔天河水库扩建工程 2#泄洪洞出口方案优化与设计

郑永兰 詹双桥 张 飚

（湖南省水利水电勘测设计研究总院 长沙市 410007）

1 枢纽工程概况

涔天河水库扩建工程是具有灌溉、防洪、下游补水和发电，兼顾航运等综合利用效益的大型水利水电枢纽工程，水库正常蓄水位313.0 m，总库容15.1亿m3，灌溉面积7.56万hm2（113.35万亩），电站装机容量200 MW。 工程等别为Ⅰ等大（Ⅰ）型，泄水建筑物等主要水工建筑物级别为1 级。

涔天河水库扩建工程枢纽包括挡水、泄水、引水、发电、过坝等建筑物。大坝为混凝土面板堆石坝，泄洪建筑物为右岸2 条泄洪洞。 本工程泄洪方式为右岸两条泄洪隧洞联合泄洪，2#泄洪洞为其中一条，设计最大下泄流量2 878 m3/s。

2 泄洪洞结构布置

2#泄洪洞洞轴线采用直线布置，全长880.5 m。导流洞在龙抬头正下方与泄洪洞结合，见图1。

图1 2#泄洪洞纵剖面图

洞身断面型式为“城门洞”形，全长655 m，立面采用“龙抬头”式布置，起点高程282.49 m。控制段后依次接斜坡段、反弧段、泄洪平洞段，平洞段底宽12 m，净高12.5 m，i=2%，隧洞终点底板高程224.5 m，平洞段与导流洞结合。 洞内最大流量处位于下弯段末端，达36.65 m3/s，隧洞衬砌混凝土根据围岩类别及水面线选取，主要有C40HF、C40、C25 等标号，衬砌厚度（0.6～1.5）m。

出口明渠段（桩号0+655～+0+845）全长190 m，包括162.3 m 长直段和27.7 m 长挑流鼻坎段。 直段净宽12 m，底板高程（224.5～222.5）m、侧墙顶部高程237.0 m，底板与侧墙为整体槽型结构。

3 2#泄洪洞出口方案比选

2#泄洪出口从右岸电站开关站右侧穿过，开关站位置为一冲沟，地面高程230 m 左右，冲沟上游（左侧）成洞条件较好，冲沟下游（右侧）为一凸出山嘴，根据附近河道走势，泄洪洞出口需穿过该山嘴一定距离才能保证水流归槽。

根据探明地质情况，泄洪洞出口下游段（桩号0+750以下）右侧有3#滑坡体，见图2，总方量约22万m3，该滑坡体目前处于临界稳定状态，施工开挖切角将破坏滑坡的稳定状态，存在滑坡复活、重新滑动的可能。方案的初选，最后拟定如下三个布置方案进行重点比较分析。 比选方案见表1。

表1 泄洪洞出口方案比选

图2 3#滑坡体剖面图

根据泄洪洞出口附近地形地质条件，经过多个

方案1：出口段全洞挖。

方案2：出口段部分洞挖+部分明挖。

方案3：出口强支护提前进洞+明挖（3#滑坡挖除）。

以上三种方案轴线完全重合，桩号0+655 上游洞身及进口布置完全相同，因此，方案比选只针对桩号0+655 下游部分。

4 出口布置方案比较及结论

根据2#泄洪洞布置的特点，三个不同出口布置方案的主要差别是桩号0+655 下游段的结构形式差异。现从地形地质条件、结构布置、施工条件、工期影响、经济技术指标、运行安全、环境影响等方面对两方案综合比较，见表2。

表2 出口方案综合比较

综合分析比较，三个出口布置方案各有利弊。从投资上比较，方案1、方案3 相差不大，方案1 最低，方案2 最高；从工期上比较，方案1 最短，方案2 最长，但均不影响总工期；从环境影响程度上比较，方案2 最优，方案3 环境影响较小，方案1 环境影响最大，而且方案1 占地较多，形成人工开挖高边坡，增加运行期监测和维护工作，带来新的边坡稳定问题；从运行安全上比较，方案2 采取工程加固措施，存在较多不确定安全因素，而方案1、方案3 均对滑坡体进行彻底挖除，运行相对安全。

方案3 结合了方案1和方案2 的优点，对环境影响程度较小，工程运行安全性较好。权衡利弊，本次优化设计推荐方案3 的出口布置方案，即出口强支护提前进洞+明挖（3#滑坡挖除方案）。