水工隧洞封堵體的設(shè)計及施工

　　【關(guān)鍵字】水工隧洞；封堵體；設(shè)計；施工 

 

 

　　1.1 封堵體的位置 

 

　　對于水工隧洞封堵體的位置確定，應(yīng)該結(jié)合圍巖工程的地質(zhì)以及相應(yīng)的水文情況，同時還要考慮已有的支護(hù)以及襯砌情況進(jìn)行確定。我們根據(jù)封堵體所處的不同的位置，可以將封堵體分成支洞封堵以及主洞封堵兩

種。 

 

　�。�1）支洞封堵體的位置。進(jìn)行支洞封堵體的位置確定，選擇的余地一般比較大，但是，我們在進(jìn)行支洞封堵的設(shè)計時必須要注意以下幾個問題。首先是支洞和主洞的交叉口處不能出現(xiàn)較大的軟弱夾層或者是破碎帶。

其次就是盡量不要將支洞的封堵體設(shè)計成永久性的建筑物。 

 

　　（2）主洞封堵體的布置。在進(jìn)行主洞封堵體的設(shè)置時，我們應(yīng)該注意以下幾個問題。首先要考慮地質(zhì)條件，應(yīng)該盡可能的將主洞的封堵體設(shè)置在地質(zhì)條件較好的地方。其次是如何布置大壩防滲帷幕，如果該帷幕比較

深，同時還同主洞交叉時，應(yīng)該將主洞封堵體設(shè)置在大壩的帷幕線上，如果帷幕的深度和隧洞間隔較遠(yuǎn)時，就比較隨意，但是，最好將其布置在上游位置。再次是是否要進(jìn)行后期改建。如果導(dǎo)流隧洞同其他的隧洞出現(xiàn)結(jié)

合，那么應(yīng)該將封堵體盡可能的同永久性建筑物相結(jié)合設(shè)置。 

 

　　1.2 封堵體的體型選擇分析 

 

　　在進(jìn)行封堵體的體型選擇時，我們應(yīng)該結(jié)合封堵體具體承受的水壓力、施工的具體方法、封堵的材料以及相應(yīng)的地質(zhì)條件等條件進(jìn)行，必須要保證安全，在這個前提下實現(xiàn)最大限度的超載能力。在進(jìn)行體型的選擇時，

應(yīng)注意以下問題。 

 

　�。�1）水頭。對于中高水頭的水工隧洞一般選擇瓶塞式封堵體，具有較高超載能力，對于第水頭的隧洞一般選擇等截面柱狀的封堵體。 

 

　�。�2）斷面。方圓形的斷面隧洞最好選擇瓶塞式封堵體，有利于其進(jìn)行混凝土的澆筑和灌漿，圓形的隧洞最好選擇等截面柱狀封堵體，有利于施工。 

 

　�。�3）施工。隧洞施工的工期較短，因此應(yīng)該選擇體型較為簡單的封堵體進(jìn)行。 

 

　　1.3 封堵體的受力特性 

 

　　封堵體的受力主要有圍巖應(yīng)力重與灌漿應(yīng)力，其承受的主要荷載有水壓力、滲透壓力地址荷載等。其圍巖應(yīng)力，一般將洞體進(jìn)行開挖，此時應(yīng)力就會出現(xiàn)，并且其洞的切向應(yīng)力會隨著徑向應(yīng)力的減小而增大，直到洞的

四周徑向應(yīng)力達(dá)到零為止。在第二次出現(xiàn)應(yīng)力重分布時，隧洞周圍的巖石水分充足，也就是能夠封堵蓄滿水，此時圍巖應(yīng)力的水平分量與垂直分量之比也會相應(yīng)的得到改變，因而可以使洞周圍各點變形。第二次應(yīng)力重產(chǎn)生

后，造成封堵體受到圍巖的壓力的現(xiàn)象。此外，還受到灌漿應(yīng)力的影響。當(dāng)完成混凝土澆筑工作以后，需要對封堵體進(jìn)行回填工作，如果需要，還要再進(jìn)行第二次這樣的工作，這就要求對圍巖進(jìn)行固結(jié)灌漿與周邊進(jìn)行接觸

灌漿。在灌漿之后封堵體的周圍會產(chǎn)生一種額外的附加徑向應(yīng)力，主要是能夠產(chǎn)生彈性抗力，彈性抗力的主要就是封堵體與圍巖相互作用而產(chǎn)生的。 

 

　　1.4 封堵體的設(shè)計等級及設(shè)計原則 

 

　　封堵體的設(shè)計等級主要與擋水時充當(dāng)?shù)淖饔糜嘘P(guān)。充當(dāng)壩體作用的封堵體，其設(shè)計等級應(yīng)與壩體保持一致，過壩涵洞封堵體實際上是壩體的一部分，導(dǎo)流隧洞主洞封堵體盡管上游有襯砌結(jié)構(gòu)和閘門保護(hù)，但其設(shè)計水位

一般都比大壩的設(shè)計水位低，其作用一般不予考慮，因此導(dǎo)流隧洞主洞封堵體仍是大壩的一部分。充當(dāng)圍巖作用的封堵體應(yīng)與所在主洞的建筑物設(shè)計等級保持一致。充當(dāng)圍堰作用的封堵體，其建筑物設(shè)計等級一般為IV級，

但當(dāng)攔洪庫容超過1.0億M3時，建筑物設(shè)計等級應(yīng)提高一級，按III級建筑物設(shè)計。 

 

 

　　2.1 封堵體施工材料的選用 

 

　　在封堵體施工過程中，在材料選用上需要按照一定的原則進(jìn)行，許多工程采用一般會采用在混凝土內(nèi)添加復(fù)合型膨脹劑的方法，這樣能在一定程度上提高施工效率。在施工過程中摻入膨脹劑，一方面避免混凝土的收

縮，另一方面還可以向圍巖施加一定的壓應(yīng)力，增加封堵體的穩(wěn)定性。因此在封堵體混凝土施工中應(yīng)盡量采取以下措施：淤采用微膨脹水泥，并盡可能減少單位水泥用量；于做好配合比設(shè)計，盡量加大骨料粒徑，并摻入適

量的粉煤灰；盂封堵體屬大體積混凝土，應(yīng)采取有效的溫控措施；榆當(dāng)封堵體的長度大于20m時，可取消橫縫而采用錯臺澆鑄法。 

 

　　2.2 混凝土施工及溫控措施 

 

　　由于施工單位的施工水平、能力和混凝土收縮溫度等因素，并參照目前已建成大型水電工程的施工經(jīng)驗，水工隧洞封堵體混凝土澆筑分段長度一般多采用10m。但由于封堵體固結(jié)灌漿，以前的水工隧洞施工支洞的封

堵體混凝土內(nèi)都需要預(yù)先留下灌漿廊道。然后在灌漿結(jié)束后回填混凝土。但是在灌漿廊道回填混凝土完成后，封堵體內(nèi)會多了一個結(jié)構(gòu)面，這對封堵體的穩(wěn)定性和整體性有不良影響，而且接縫灌漿必須采用埋管法，這在無

形中提升了封堵工程任務(wù)量。所以取消灌漿廊道對封堵體的安全運行大有裨益的，而對于封堵體固結(jié)灌漿的問題，可使用在水工隧洞內(nèi)的封堵體部位進(jìn)行加深和加強固結(jié)灌漿或在無蓋重灌漿方式提前灌漿的方法來解決，固

結(jié)灌漿的范圍覆蓋封堵體實體段長度的80%即可滿足需求。 

 

　　封堵體屬于大體積混凝土，為了防止施工過程中因混凝土溫度收縮產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而形成裂縫，需要采用的溫度控制方法如下：

 

（1）采取合理的分層厚度。根據(jù)DL/T5144―2001《水工混凝土施工規(guī)范》的要求，基

礎(chǔ)混凝土和老混凝土約束部位澆筑層厚度控制在1～2m，其余部位控制在3.0m以內(nèi)；

 

（2）要嚴(yán)格控制混凝土層間間隔時間。尤其是要控制混凝土澆筑的間隔，以避免因為升溫而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生疊加效應(yīng)。根據(jù)現(xiàn)有的新澆混凝土內(nèi)部溫度監(jiān)測資料顯示來看，一般情況下，在第七天時，大體積新澆混凝土內(nèi)部的溫度達(dá)到最高，之后，溫度逐漸下降，直到60d左右時，溫度基本恢復(fù)穩(wěn)定。因此，封堵體混凝土層的時間間隔最好為7-10d；

 

（3）采用水化熱較低的水泥。在滿足封堵混凝土各項設(shè)計指標(biāo)的前提下，應(yīng)采用水化熱低的水泥，并優(yōu)化配合比設(shè)計，采取摻加外加劑等綜合措施，從而減少混凝土的單位水泥用量；

 

（4）采用一些列綜合措施來節(jié)約混凝土單位的成本，如可以采用外加劑的等方法；

 

（5）在封堵體內(nèi)埋設(shè)冷卻水管進(jìn)行通水冷卻。采用通水冷卻的方法后，可使封堵體混凝土層間間隔時間縮短至4-5d；

 

（6）在封堵體內(nèi)埋入溫度計和測縫計。這樣能夠通過監(jiān)測，及時得到溫度計量數(shù)據(jù)，進(jìn)而采取措施，有效避免混凝土開裂現(xiàn)象。 

 

　　小 結(jié) 

 

　　水工隧洞封堵是水工建筑物的重要組成部分，其施工也是工程建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)之一，在設(shè)計施工中應(yīng)引起足夠重視。在水工隧洞封堵體的設(shè)計與施工中應(yīng)著重注意以下幾點： 

 

　�。�1）水工隧洞封堵體的體型應(yīng)盡量簡單，且具有較強的超載能力； 

 

　　（2）封堵體屬大體積混凝土，應(yīng)采取有效的溫控措施，必要時可采用微膨脹混凝土，既可控制溫度，又能減少接縫灌漿或回填灌漿工作量； 

 

　�。�3）沿頂部和周邊縫漏水是封堵失敗和失事的主要原因之一，因此封堵體必須做好回填灌漿，必要時應(yīng)進(jìn)行二次回填灌漿，在灌漿設(shè)計時應(yīng)考慮二次灌漿問題，做好二次灌漿準(zhǔn)備； 

 

　�。�4）對于大型封堵體，應(yīng)盡量采用三維有限單元法進(jìn)行計算，以便準(zhǔn)確地掌握封堵體的受力特性。 

 

　　參考文獻(xiàn) 

 

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