三岔河水库工程输水隧洞设计方案

1、三岔河水库工程输水隧洞设计方案 摘要:三岔河水库输水隧洞的设计，是采用工程中的实际情况，在满足输水设计流量及满足施工要求的条件下，设计计算确定输水隧洞洞径及隧洞进出口高程，再根据洞线地形、地质条件、灌区灌溉及农村安全饮水的要求，综合确定隧洞比降及衬砌形式，根据隧洞进出口能量损失进行水力计算，调整进口高程，确定经济、合理的比降，使隧洞进出口水头损失相对较小并满足灌区灌溉、农村安全饮水的要求。其保证了供水工程的安全、经济、合理，对今后的工程项目提供了宝贵的实践经验。 关键词:地质条件；输水隧洞；断面；衬砌；支护 中图分类号：f407.1 文献标识码：a 文章编号： 气象与地质 三岔河水库供水工程是

2、以农村安全饮水为主，兼顾农业灌溉。水库总库容水量为1152万m3，设计灌溉面积为 2.4877万亩。按照（sl252-2000），确定本水库工程规模属中型，工程等别为三等。工程设防烈度为9°，三岔河水库工程建设地在未来50年内可能遭遇烈度为9°几率为10%的地震。加之水库位置较高，地震后，全直接危及下游区的安全。 水库区多年平均气温13.9，极端最高气温32.0，极端最低气温-8.1，多年平均降雨量746.3mm，最大年降水1140.5mm，最少年降水469.7mm，多年平均相对湿度69%，多年平均蒸发量2025.9mm。多年平均风速2.2m/s，多年平均最大风速12.2m

3、/s。 三岔河水库工程是在三岔河河床相对缩窄处，坝址位于兰岔河库区下游约220米的相对顺直河段上，河底高程2400m，坝轴方位247°0403"，坝址为不对称“v字形峡谷地形，左岸坡坡陡，坡角40°50°，地形条件相对较好，但地质条件较为复杂，上部出露粘土岩，岸坡中下部出露丽江组角砾岩，为反向坡，岸坡稳定。右岸为顺向坡，坡角30°40°，岩层倾角与坡角相近，表层有较薄的残坡积和崩洪积覆盖，基岩为泥钙质胶结角砾岩，局部裸露，层厚，强度相对较高，岸坡相对稳定。 1、输水隧洞设计 三岔河输水隧洞的横断面形状依据隧洞的水力学、工程地质与水文地

4、质、衬砌工作条件以及地应力情况、施工方法等因素，通过技术经济分析确定。隧洞布设于河床左岸，结合施工导流问题，输水隧洞采用施工导流及输水共用的布置方式，采用龙抬头方式，输水隧洞全长462.598m，其中洞身段长340.30m，有压段设计底坡为1/200，衬砌形式为圆形，衬砌内径d=1.8m，龙抬头段转弯半径15.om，采用c20钢筋砼衬砌，无压段设计底坡i=l/80，衬砌型式1.8×1.8m城门洞型，采用钢筋砼衬砌，出口消能采用挑流消能。 输水隧洞布置形式为有压进口无压隧洞的方式，由引水明渠段、进口有压段(含直洞段及龙抬头段)、导流有压段、竖井闸室段、无压洞身段、出口陡槽段及消能设施段

5、组成。隧洞依次分别穿过第三系三营组(n2s)半胶接粘土岩夹砂、砂砾岩和第三系丽江组(el)泥钙质胶结角砾岩，输水隧洞设计流量为q=2.5m3/s，最大过流能力为q=16.15m3/s。 由于三岔河输水隧洞兼顾农村安全饮水问题，故在输水隧洞底板下布置了农村安全饮水得输水管。输水管设计流量为0.25m3/s，输水管为铸铁管，壁厚为15.8mm，管径为500mm，输水管外包一层厚0.2m厚的c20钢筋砼。输水管出口设于隧洞出口陡槽段后，并在出口处设两道闸阀(z545t-10)，控制不同水位时的输水流量。 1.隧洞断面设计: 隧洞出流计算，按有压出流公式：q=be计算，隧洞断面依据明渠均匀流公式计算，

6、其计算结果，按施工最小断面选择：有压段采用圆形断面，内径1.8m，衬砌厚0.35m，c20钢筋砼整体现浇。无压段采用城门形断面，顶拱圆心角120°，断面尺寸1.8×1.8m，衬砌厚0.35m，c20钢筋砼整体现浇。当过水流量为2.5m3/s时，洞内水深0.405m，过流流速0.68m/s；当过水流量为2.5m3/s时，洞内水深1.32m，过流流速1.05m/s。 2.竖井的设计:竖井内设1.0×l.om平面铸钢闸门检修门、工作门各一道；选用省水力机械厂生产的定型闸门，其规格尺寸为1.0×l.0m的平面滑动铸钢闸门两道配qpy-30/40-50-8-ws

7、ii液压式启闭机两套。闸孔底板高程2405.000m，启闭机安装在竖井内，位于闸室底板高程上6.0m处。闸室底板表面孔壁采用钢板护衬以增强抗磨损、抗气蚀能力。闸室顶部设密封盖板，使井内无水。工作闸门的通气管由竖井内接入。为便于管理，在竖井平台上建净空尺寸（长×宽×高）4×4×3m的启闭机室一间，并在竖井内沿井壁设旋转楼梯直通竖井底部。 依照灌溉与排水工程设计规范（gb50288-99），无压输水隧洞设计平均流速宜小于允许不冲流速，大于允许不淤流速。按规范（gb50288-99）附录f，查得现浇混凝土隧洞的允许不冲流速为8m/s；根据三川河的泥沙特性参数，

8、经计算无压隧洞的允许不淤流速为0.30.5m/s，设计流速满足不冲不淤流速的要求。 2、衬砌设计 输水隧洞的衬砌结构要能够保持围岩稳定、满足运行所需要的水力学条件、满足防渗要求、防止水流冲刷以及温度、湿度、大气等因素对围岩的破坏作用。隧洞衬砌形式应综合考虑断面形状和尺寸、运行条件及内水压力、围岩条件、防渗要求、支护效果、施工方法等因素。 隧洞衬砌厚度初步定为0.35m钢筋混凝土结构，喷100mm 厚c25混凝土，则开挖宽度为2.8m，开挖高度4m。半宽为1.175m，直墙段高度为2.231m，半角为56°，半径为1.425m。如施工期间可采用回填灌浆压力0.35mpa。隧洞外水压力类

9、最大为h=118.62m，类为h = 81.34m，类为h = 36.05m。根据sl 279-2002 水工隧洞设计规范适当进行折减。具体荷载组合见表1。 表1 隧洞计算分析荷载组合 输水隧洞围岩类别包括类、类和类，长度分别为6 088.5m，1 701.6m和1 604.9m,根据地质评价及衬砌内力计算结果见表2。 表2 输水隧洞围岩衬砌计算结果表 3、支护方案设计 根据隧洞形式和地质情况综合考虑，隧洞一次支护采用喷锚支护，根据各不同洞段的地质条件，分为局部锚杆支护和随机锚杆支护，具体方案如下：土洞段：前一部分供水线路，围岩类别为类。隧洞过水断面底宽1.8m，直墙高1.8m，顶拱为半圆拱。

10、开挖洞径宽2.8m，高4m。施工时采用钢格栅，模筑混凝土。二次支护采用c25 钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度为300mm，顶拱120°范围进行回填灌浆。砂卵石洞段：为砂卵石洞段，围岩类别为类。过水断面底宽1.8m，直墙高1.8m，顶拱为半圆拱。开挖洞径宽2.8m，高4m。施工时采用钢格栅，模筑混凝土。二次支护采用c25 钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度为300mm，顶拱120°范围进行回填灌浆。泥岩洞段：为泥岩（t1h）洞段，岩性软弱，成洞条件差。过水断面底宽1.8m，直墙高1.8m，顶拱为半圆拱。开挖洞径宽2.6m，高3.8m。围岩为类岩石。一次支护采用c20 网喷混凝土，采用25 局

11、部锚杆，单根长2.5m，每个断面4 根，排距2m。二次支护采用c25 钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度为300mm，顶拱120°范围进行回填灌浆。砂岩洞段：为砂岩（t1h）洞段，过水断面底宽1.8m，直墙高1.8m，半圆顶拱。开挖洞径宽2.4m，高3.2m，围岩为类岩石，采用25局部锚杆，单根长2.5m，每个断面4根，排距2m。二次支护采用c25钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度为300mm，顶拱120°进行回填灌浆。 4、结束语 经验及教训：本工程采用施工导流隧洞及输水隧洞共用的“龙抬头”布置形式，在很大程度上节约了工程的投资。该布置形式因隧洞出口高程远远低于隧洞进口高程，故适用于下游灌区对输水水头要