范景春，董延超，石亮亮，顧 濱

（中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林 長春 130021）

旁多泄洪兼導流洞工作閘室位置選擇

范景春，董延超，石亮亮，顧 濱

（中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林 長春 130021）

旁多泄洪兼導流洞承擔了工程施工導流、生態(tài)放流、泄洪及水庫放空任務，是一洞多用的典型案例。文中就工作閘室位置選擇及隧洞壓力狀態(tài)等問題進行了論述，并提出幾點體會，對類似工程設計具有借鑒意義。

泄洪兼導流洞；工作閘室；位置選擇；隧洞壓力狀態(tài)；旁多水利樞紐工程

1 工程概況

旁多水利樞紐工程地處西藏自治區(qū)拉薩河中游，工程任務以灌溉、發(fā)電為主，兼顧防洪和供水，為Ⅰ等大（1）型工程，大壩設計洪水標準為千年一遇，校核洪水標準為萬年一遇。樞紐主要由碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩、泄洪洞及泄洪兼導流洞、發(fā)電引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房和灌溉輸水洞組成。水庫正常蓄水位 4 095 m，總庫容 12.3 億 m3，電站裝機容量 160 MW，灌溉面積 4.3 萬 hm2。

旁多泄水建筑物由泄洪洞和泄洪兼導流洞組成。其中泄洪兼導流洞由導流洞改建而成，施工期承擔導流任務、水庫蓄水初期承擔生態(tài)放流任務、完建期承擔泄洪及水庫放空任務。泄洪洞為表孔無壓隧洞，校核泄洪流量 1 644 m3/s，城門洞型斷面尺寸 10.0 m×11.5m，全長 778.9 m，采用挑流消能；泄洪兼導流洞為深孔有壓隧洞，校核泄洪流量 1 237 m3/s，圓形斷面直徑 11 m，全長 756.8 m，采用挑流消能。

2 工作閘門位置方案擬定

利用導流洞改建為永久泄洪洞，多采用“龍?zhí)ь^”陡槽式無壓泄洪洞，由于旁多水庫有放空要求，導流洞改建為永久泄洪洞時，利用其進口高程較低的特點，進水口采用深孔式進口，以滿足水庫放空要求，簡化工程布置。

工作閘門如布置在進口，則與檢修閘門同設于進口閘室，檢修閘門可先期安裝，工作閘門需下閘蓄水后，通過對進口閘室改造后形成。由于下閘蓄水至次年汛期的施工工期有限，且進口閘室施工空間狹小，結構改造和閘門安裝調試均較困難。工作閘門和檢修閘門同設在一個閘室，同時出現問題的可能性也較高。綜合考慮，擬定了 2個比選方案：有壓與無壓洞相結合，工作閘室布置在洞內方案；完全壓力洞，工作閘室布置在出口方案。

3 工作閘門位置比選

3.1 運用條件

工程采用分期導流，一期束窄河床利用右岸主河槽過流，二期采用導流洞過流，下閘蓄水后導流洞改建為永久泄洪洞，施工期洪水標準為 20 年一遇。經調洪演算綜合比較,確定導流洞進口底板高程 4 031.5 m，圓形斷面洞徑 11 m，大汛泄洪流量 1 346 m3/s。

考慮工程地處邊遠地區(qū)，地震烈度高、壩體為當地材料壩，表孔泄洪洞超泄能力強，運用可靠，常遇頻率洪水通過表孔泄洪洞敞泄?jié)M足出庫流量要求，工程運行管理相對簡單，因此，經泄洪規(guī)模、孔口尺寸綜合比較確定泄洪兼導流洞閘孔尺寸 7m×7m，收縮比為 51.6%，校核泄洪流量 1 237 m3/s，泄洪洞與泄洪兼導流洞泄量分配比為 5.7∶4.3。

3.2 布置條件

工作閘室布置在洞內，其前為有壓段，后為無壓段。有壓段流速小，水流條件好，可設平面或立面彎道，布置靈活；無壓段對巖體厚度和巖石條件無特殊要求，出口段可避免內水外滲對邊坡的影響，有利于邊坡處理。但為滿足運行維護及檢修要求，需增設交通洞或閘門豎井。

工作閘室布置在出口，則為完全壓力洞。有壓洞對巖層厚度、巖石條件要求較高，需深埋于巖石條件較好的巖體中，使巖石能承受較多的內水壓力，避免高壓水滲出后抬動山坡。

從布置條件看，兩方案各有利弊，當出口山坡巖體條件較好時，工作閘室布置在出口較為有利。

3.3 水力學條件

高水頭無壓隧洞流速大、壓力小、流態(tài)復雜，需要考慮摻氣、氣蝕等問題，洞內凈空余幅要求大（規(guī)范余幅要求為15%~25%，水面不宜超過直墻范圍），對體型布置及襯砌結構的不平整度要求較高。有壓隧洞因阻力大、流速小、下泄同樣流量所需過水斷面比無壓洞大，但無凈空余幅要求，襯砌后的斷面反而比無壓洞小，并且壓力洞內水壓力比較穩(wěn)定，氣蝕的可能性小，水流流態(tài)較好。有壓與無壓洞斷面面積與流速比較見表 1。

表1 有壓與無壓斷面面積與流速比較表

由表 1 可以看出，在泄量相同時，無壓洞斷面比有壓洞斷面大 39%，流速增大 24%，而氣蝕可能性反而增大，從水流條件看，工作閘室布置在出口有利。

3.4 結構設計

工作閘室布置在洞內，其后為無壓段，無壓洞襯砌主要控制荷載為自重、外水壓力、灌漿壓力及山巖壓力等，襯砌受力狀態(tài)及圍巖作用不是很明確；但工作閘室可利用巖體來承擔一部分閘門推力，閘室穩(wěn)定、支鉸大梁結構設計相對簡單。

工作閘室布置在出口，為完全壓力洞，有壓圓洞主要控制荷載為內水壓力，襯砌受力狀態(tài)及圍巖作用比較明確，結構設計相對簡單可靠；但閘門推力均由工作閘室來承擔，閘室穩(wěn)定及結構處理相對復雜。

從結構設計看，2方案各有利弊，就閘室穩(wěn)定及結構處理而言，工作閘室布置在洞內有利。

3.5 施工工期

此工程初期蓄水期間，需通過調節(jié)導流洞進口閘門開度下泄生態(tài)流量，待首臺機組發(fā)電后，導流洞進口閘門才能完全關閉，之后按永久泄洪洞使用要求對導流洞進行改造，并在次年大汛前滿足泄洪要求。因此，導流洞改造工期僅為首臺機組發(fā)電至次年大汛前這一時段，工期有限。

導流洞改造主要內容有漸變段、工作閘室、泄槽及挑流鼻坎的改造，以及工作弧門的安裝調試等。閘室布置在洞內，改造工程量大，且大部分改造工作在洞內進行，混凝土施工及弧門安裝調試均不便，工期緊張；閘室布置在出口，改造工程量小，僅漸變段改造在洞內進行，其他均在洞外進行，工期滿足要求。從施工工期看，工作閘室布置在出口有利。

3.6 工程投資

工作閘室布置在洞內比布置在出口工程直接費用增加 796 萬元，約增加 7%的投資。從投資上看，工作閘室布置在出口較優(yōu)。

3.7 比選結論

工作閘室布置在出口對山坡巖層厚度、巖石條件要求較高，閘室穩(wěn)定及結構設計相對復雜，但從水力學條件、施工工期及工程投資上看，該方案具有一定的優(yōu)勢，該工程結合出口邊坡滑坡體的處理，經綜合論證，選擇工作閘室布置在出口方案。

4 結語

1）旁多泄洪兼導流洞施工期承擔導流任務、水庫蓄水初期承擔生態(tài)放流任務、完建期承擔泄洪及水庫放空任務，是一洞多用的典型工程案例；

2）采用深式進水口滿足水庫放空要求，簡化了工程布置，節(jié)省了工程投資，但進口閘門承受較大的水壓力，對閘室的結構布置及閘門、啟閉機的技術條件要求較高；

3）壓力洞需深埋于條件較好的巖體中，避免內水外滲影響山坡，而無壓洞對巖體無特殊要求，有利于邊坡處理，出口山坡巖層厚度及地質條件是閘室位置選擇的關鍵因素之一；

4）導流洞改建為永久泄洪洞，工作閘室位置決定了隧洞的壓力狀態(tài)，改造工期是工作閘室位置選擇的關鍵因素之一。

TV65

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2013-11-26