施工支洞混凝土封堵设计与施工措施

施工支洞封堵设计及施工措施

1、概述

15#施工支洞断面为8.0 m×7.0 m，城门洞型，起点从进厂交通洞桩号厂（纵）0+656.6875开口，以i=10.394%的坡度经187.42m的距离降坡先到达1#尾水隧洞EL661.2m底板高程，贯通1#尾水隧洞后再水平接通2#尾水隧洞。该洞全长241.67m,其平面布置参见（15＃施工支洞平面布置图）。

2、施工支洞封堵设计

2.1 设计标准

因15#施工支洞分别布置在6条尾水管洞及尾闸室1#、2#闸井，水能经过发电机组消耗后能量较小，水头较低，虽然尾水管洞为有压洞，根据设计提供水头计算方法，其设计水头按照尾闸室正常尾水位进行（EL678.90m）设计，以校核尾水位进行校核(EL679.84m)，相应5#施工支洞和8#施工支洞底板面最低高程分别为EL638.20m和

EL655.40m。假设堵头和围岩均为刚体，水头推力均匀的作用在堵头横截面上，则5#施工支洞设计水头为679.84-638.20=41.64m，设计取值为42m，8#施工支洞设计水头为679.84-655.40=24.44m，设计取值为 25m，其堵头长度计算过程如下第2.2所示。

2.2 堵头长度设计

⑴计算公式

堵头长度计算有力学公式和经验公式。

①力学公式

L=Kγ

水×Hω×[f′ω（γ

混凝土

-γ

水

）+c′S×a]-1

式中：L--堵头设计长度（m）；

K--安全系数，（设计K=3）；

γ水--水的容重（1.0×10-2MN/m3）；

H--作用水头（m）；

ω--堵头截面积（m2）；

f′--抗剪断摩擦系数；

γ混凝土--混凝土容重（2.4×10-2MN/m3）；

c′--周界粘聚力；

S--堵头周长（m）；

②经验公式

L=HD/50

式中：L--堵头设计长度（m）；

H--作用水头（m）；

D--混凝土堵头的等效直径（m），D=（4ω/π）0.5。

③计算参数取值

K--安全系数，设计K=3；

H--作用水头；

f′--抗剪段摩擦系数，取f′=0.70；

c′--周界粘聚力，取c′=0.5MPa；

a--粘结力有效面积系数，取a=0.9。

⑵计算结果

根据以上计算公式，将作用水头，校核尾水位(EL679.84m)，堵头横截面为：5#施工支洞堵头截面积为20.89m2，堵头周长为：17.41m，8#施工支洞堵头截面积为41.73m2，堵头周长为：24.58m，以上公式中的f′--抗剪段摩擦系数值和c′--周界粘聚力的取值根据《四川省大渡河瀑布沟水电站下闸蓄水设计报告（送审稿）》--枢纽区工程岩体物理力学性指标建议值表3.3-2，结合5#施工支洞和6条尾水管洞及8#施工支洞尾闸室连接部位地质情况，该段围岩类别主要为Ⅲ类和Ⅳ类围岩，在实际参数取值时，为了安全起见，根据最不利围岩类别(Ⅳ类围岩)进行取值。

将以上数据先代入力学公式进行计算得：

L=3×1.0×10-2mn/m3×42 ×20.89×[0.70×20.89×(2.4×10-2mn/m3-1.0×

10-2mn/m3) +0.5MPa×17.41×0.9]-1

=3.274m。

再将以上参数代入经验公式计算得：

L=42×[(4×20.89/3.14)0.5]/50

=4.333m。

以上计算结果为5#施工支洞贯穿6条尾水管洞段的堵头设计长度，其它部位计算结果如下表01所示：

表01

在实际进行封堵混凝土施工中，顶拱部位不易浇满，容易和岩石脱开。因此，通常需要需要在顶拱部位进行回填灌浆以增加整体的饱满度和粘结性。

假如封堵混凝土顶拱部位已经和岩石脱开(4.5×5.0m断面：a=0.695) (7.0×6.5m：a=0.667)，进行以上封堵长度的计算，其计算结果如下表02所示：

表02

触面不同的情况下（a=0.9、a=0.695\0.667）得出不同的封堵长度值，其a值越小，需要的封堵长度就越大。因此，在不进行封堵混凝土顶拱回填灌浆的情况下，增加封堵混凝土的长度，是可以满足封堵混凝土设计要求的。

2.3 封堵结构设计

（1）根据设计及施工技术规范要求，15#施工支洞封堵混凝土强度等级为C20，为了加强各缝面间的接触，提高粘结力和围岩的整体性，在封堵段底板增设插筋，插筋型号为Φ22@200×200cm，梅花型布置，L=150cm，入岩100cm，外露50cm。

（2）为了安全起见，增加封堵混凝土和周围岩石面的基础面积（提高a值），在封堵混凝土顶拱部位（109°范围）增加回填灌浆，以提高封堵混凝土和围岩的粘结力和整体性。

根据设计及技术规范要求，结合现场施工实际情况，15#施工支洞封堵施工型式拟定为：5#施工支洞贯穿6条尾水管洞部位采用全断面封堵，混凝土强度等级选用C20，

闸室中隔墩交叉部位采用全断面封堵，混凝土强度等级选用C20，与1#闸室1#机交叉部位封堵长度为10.0m。同时为了加强混凝土与围岩的黏结力和提高整体稳定性、密实性，15#施工支洞封堵段顶拱预埋灌浆花管进行回填灌浆。

封堵主要工程项目有：插筋施工、封堵混凝土回填、预埋灌浆管、回填灌浆等。

3、主要工程量

15#施工支洞封堵主要工程量详见下表03：

3、施工总布置

根据15#施工支洞布置情况，5#施工支洞混凝土封堵用水、电系统布置从相应的上平洞布置的供风、水、电系统，采用原有1#施工支洞供风、水、电系统接支管（线）路延伸至封堵工作面。8#施工支洞供风、水、电系统采用尾闸室现有供风、水、电系统接支管（线）路延伸至封堵工作面。

混凝土运输路线：

①、毛头码拌和楼供料→左岸低线公路→进厂交通洞→1#施工支洞→5#（8#）施工支洞封堵工作面。

②、毛头码拌和楼供料→左岸低线公路→ 10#施工支洞→10-2#施工支洞→5#（8#）施工支洞封堵工作面。

材料运输路线从加工厂沿用以上施工道路运输至施工工作面。

4、施工程序