李家岩水库导流泄洪放空洞进口闸室施工方案选择

(四川省水利水电勘测设计研究院，成都，610072)

1 工程概况

李家岩水库位于文井江山区河段，坝址位于四川省成都市崇州市怀远镇青峰岭社区境内青峰岭大桥上游约1.3km处。工程开发任务以城乡供水为主，并为成都市提供应急备用水源，兼顾灌溉、发电等综合利用。

水库总库容17346万m3，正常蓄水位763.00m，水库设计洪水位764.14m，校核洪水位764.85m，大坝采用混凝土面板堆石坝，最大坝高123.0m。主要建筑包括挡水大坝、泄洪消能建筑物、引水发电和供水建筑物等，为Ⅱ等工程(大(2)型)，总工期54个月。

2 导流泄洪放空洞布置及闸室段永久结构设计

2.1 导流泄洪放空洞布置

导流泄洪放空洞进口布置在距大坝轴线上游170m处，出口水流正对下游河床，平面上整体布置为一直线，隧洞出口高程设在下游校核洪水位以上，按无压洞设计，结合施工导流方案技术经济比较，利用施工期的右岸导流洞改造作为永久运行期的泄洪放空洞，按导流洞与泄洪放空洞完全结合考虑，初期承担施工导流功能，后期承担水库泄洪冲沙和放空功能。导流泄洪放空洞平面布置见图1。

图1 导流泄洪放空洞平面布置

2.2 闸室段永久结构设计

导流泄洪放空洞包括引渠段、闸室段、无压隧洞段、挑坎段及下游明渠段，闸室段到挑坎段全长约585m。闸室采用岸塔式结构，顺水流方向长50m，宽19.0m，底板高程676.00m，闸室顶高程768.00m，净高92.0m。塔井内布置平板事故门1扇及弧形工作门1扇，事故检修门孔口尺寸7.0m×9.0m(宽×高)，工作门孔口尺寸5.00m×5.40m(宽×高)。闸室段有压进口段顶板及两侧为椭圆曲线，顶部压板斜率1∶4.0，压板长度14.40m。压坡段孔口尺寸由7.0m×9.0m(宽×高)渐变为5.00m×5.40m(宽×高)。导流泄洪放空洞闸室段永久结构设计见图2、图3。

图2 导流泄洪放空洞闸室段永久结构设计纵剖面

图3 导流泄洪放空洞闸室段永久结构设计横剖面

3 导流泄洪放空洞闸室段分期建成设计方案

3.1 闸室段分期建成导流工况下结构设计

导流泄洪放空洞初期作为导流洞使用，导流期间洞身段按照永久结构、衬砌一次施工成型，进口闸室段及出口挑坎段则按导流前、后分两期施工完成。

导流期间进口闸室事故门后顶部压板暂不施工，工作门槽段两侧结构亦暂不收缩，出口挑流鼻坎段仅施工底板及底板以下的基础齿槽，挑坎边墙一次性浇筑到顶高程，开挖出口明渠使隧洞与下游天然河道顺接。

导流完成后，闸室段进行二次改造，完成事故门后顶部压板及两侧渐变段施工，同时施工出口挑坎段，形成永久结构。导流泄洪放空洞分期建成方案下闸室段结构设计见图4、图5。

图4 导流泄洪放空洞分期建成方案下闸室段结构设计纵剖面

图5 导流泄洪放空洞分期建成方案下闸室段结构设计横剖面

3.2 闸室段分期建成方案分析

分期建成方案优点：进口闸室段阻水的顶部压坡及两侧收缩断面前期不施工，可以充分利用隧洞过流能力，使得隧洞过流期间水位降低，即降低导流围堰工程量。

分期建成方案缺点主要为施工难度大，工程施工质量难以保证，工期与安全风险等问题，具体如下：

(1)由于该部位为闸室重要受力结构，原本的钢筋配置就较多且钢筋的直径较大，分成两期施工，使得结构受力钢筋配置发生变化，一二期混凝土经改造需结合为整体受力结构，二期混凝土内的钢筋需伸入一期混凝土结构中。该方案在各期施工时结构配筋较多，混凝土不易振捣密实，混凝土施工质量难以保证。

(2)为了不因密集的外露钢筋影响过流，还需要对影响过流的钢筋折弯，后期再校直，该工序将影响部分钢筋质量。

(3)为确保隧洞导流过水2年后所有预埋钢筋满足二期混凝土要求，需对外露的预埋钢筋进行细致的保护，增加锚板、钢盖板等施工措施，固定、焊接锚板及盖板需消耗较多的人工，增加一期施工、质量检测等工作量，同时亦增加二期各项检测工作量。

(4)一二期混凝土结合面钢筋密集，影响凿毛、粘结胶涂刷作业，浇筑仓面较小，混凝土浇筑质量难以保证。

(5)顶部压坡一、二期混凝土之间存在反缝，要保证一、二期混凝土结合质量难度大，存在较大的质量安全风险。

(6)下闸后，事故检修门挡水，门后一期混凝土较单薄，必须严格控制下闸改造时段，以保持较低的库水位。

(7)二期改造需在下闸蓄水期间进行，改造施工时间紧，工作面施工条件受限，弧门安装困难。

4 导流泄洪放空洞闸室段一次建成设计方案

为降低下闸蓄水后闸室改造施工难度，确保泄洪放空洞施工质量，加快改造施工进度，避免分期施工给永久结构带来的不确定风险，技施阶段提出导流泄洪放空洞进口闸室一次建成方案，仅出口挑流鼻坎分两期施工。

4.1 闸室段一次建成导流工况下结构设计

导流泄洪放空洞初期作为导流洞，导流期间进口闸室段及洞身段按照永久结构、衬砌一次施工成型，并完成进口工作弧门的安装，仅出口挑坎段分导流前后两期施工。

导流期间出口挑流鼻坎段仅施工底板及底板以下的基础齿槽，挑坎边墙一次性浇筑到顶高程，开挖出口明渠使隧洞与下游天然河道顺接。导流完成后，施工出口挑坎段及出口消能的水垫塘，形成永久结构。

4.2 闸室段一次建成方案分析

与分期建成方案相比，一次建成优化方案不仅有利于进口闸室施工质量控制，也有利于施工总工期控制。一次建成方案取消了闸室段改造，使得导流洞施工期具备提前安装弧形工作门条件，下闸后隧洞改造工作简化，将缩短改造工期(改造施工工期为直线工期)，对工期具有较大的补偿作用，进而有利于施工总工期控制。进口闸室一次建成以及工作门提前安装就位，也有利于蓄水期防洪度汛。

该方案由于导流期间过流能力降低，引起以下变化：

(1)截流戗堤及挡水围堰加高，上游围堰顶高程从698m加高到707m，导流工程量适当增加。

(2)截流前需完成的一期工程移民控制水位需调整为704.3m，需将部分二期移民提前至一期完成。

4.3 两方案施工工期对比分析

采用分期建成方案，改造工期安排如下：第五年4月1日导流泄洪放空洞下闸蓄水，为满足下游河道生态等放水需求，经下闸蓄水历时计算；第五年5月上旬导流泄洪放空洞事故检修门完全关闭后，方可进行导流泄洪放空洞改造施工。洞内弧形闸门安装、二期混凝土浇筑等安排在第五年5～6月进行，7～9月停工；出口挑流鼻坎施工安排在汛后的10～11月进行，改造工期自第五年5月至11月，共7个月。

采用一次建成方案，出口改造工期安排如下：第五年5月上旬导流泄洪放空洞事故检修门完全关闭后，进行导流泄洪放空洞出口挑坎段改造施工，出口改造施工时间为5～6月，共2个月，可较分期建设方案缩短改造工期5个月。

5 结论

(1)导流泄洪放空洞进口闸室采用一次建成方案，工程施工导流程序不变。

(2)采用一次建成方案使得下闸后隧洞改造工作简化，节省改造施工费用；可缩短改造施工工期5个月，有利于施工总工期控制，有利于蓄水初期防洪度汛。

(3)从导流水力计算成果看，采用一次建成方案对临时交通、移民等影响较小。

(4)两施工方案临时工程费用基本相当，采用一次建成方案，围堰部分工程量增加在可接受范围以内，相较于永久工程费用占比很小。

(5)针对类似高水头工程的进水口闸室，为避免二期施工部分与初期施工部位衔接处在高水头运行下出现薄软环节，为降低施工难度，建议采用永久结构一次建成方案。