导流洞的布置和设计

1.7.1.1　导流洞布置

河口村水库施工导流采用河床一次断流，枯水期土石围堰挡水，汛期坝体挡水，左岸布置一条9m×13.5m导流洞泄流方案。导流洞全长740m，前段274.0m为导流专用，后期封堵，按4级建筑物设计；后段466.0m后期改建为永久泄洪洞部分，按2级建筑物设计。导流洞设计使用年限为2年。

导流洞的布置分4个部分组成：进口明渠段、闸室段、洞身段和出口段。

进口明渠段长119.04m，设计底板高程177.20m，平坡；进水塔前20m引渠段采用钢筋混凝土护砌。结合地质条件，开挖边坡1∶0.3～1∶1.0；马道宽2m，为便于道路连接，在209m、239m设6m宽平台，进口分级高度控制7.5～15m。明渠底板及侧墙均为C30混凝土结构，底板厚1.5m，侧墙厚1.0m。

闸室段进口采用喇叭形，其形状为椭圆曲线，曲线范围为桩号0-023.5～0-013.50，进水塔顶板上缘曲线为x2/10.52+y2/3.52=1，侧墙曲线为x2/7.52+y2/2.52=1。喇叭口进口尺寸14.0m×17.0m（宽×高），闸后孔口尺寸为9.0m×13.5m（宽×高），边墩和底板厚均为3.5m。封堵闸门采用后止水的平板闸门，门槽尺寸1.98m×1.0m（宽×高）。

闸室安装了1扇9m×13.5m-27m/4平板钢闸门，其设计挡水水头27.0m，满足永久堵头施工时挡水的需要。

启闭设备选用临时起吊设备，启闭容量2×800kN，扬程16m。设计下门水深4m，落下后不再提出。

洞身段长740.0m，进口底板高程177.20m，出口底板高程169.80m，纵坡1%。

导流洞出口采用整体槽式结构，长39m，纵坡0.01，边墙高度由导流期出口最高水面线控制。导流洞采用平坡出口，底板坡度0.01，同洞身底坡。为了方便后期改建，底板下部按泄洪洞鼻坎体型设计，底板顶高程比出口断面洞底高程降低0.5m。出口过流断面采用抗冲磨C50高强硅粉混凝土，其余均为C25混凝土。

1.7.1.2　导流洞泄流能力

（1）明流的泄流能力计算。明流的泄流能力按下式计算：

式中　Q——导流洞泄流量，m3/s；

　　　m——流量系数，m=0.35；

　　　σs——淹没系数，自由出流时σs=1；

　　　b——隧洞过水断面的宽度，m；

　　　H0——隧洞进口水深，m。

（2）有压流的泄流能力计算。有压流的泄流能力按下式计算：

式中　Q——导流洞泄流量，m3/s；

　　　μ——有压流流量系数；

　　　W——隧洞过水面积，m2；

　　　z——隧洞进出口水头差，m。

其中

式中　h进口——隧洞进口损失，m；h沿程——沿程损失，m；(www.xing528.com)

　　　v——断面平均流速，m/s；

　　　c——谢才系数，m1/2/s；

　　　R——水力半径，m；

　　　L——洞身长度，m。

当隧洞出口水深低于隧洞顶板高程时，下游水深H下=0.85a（a为隧洞高度）；当隧洞出口水深高于隧洞顶板高程时，H下采用实际水深。

导流洞泄流能力计算值见表1.7-1。

表1.7-1　导流洞泄流水位—流量关系曲线

1.7.1.3　导流洞结构设计

导流洞穿过的地层较为复杂，根据分段导流洞穿越岩层条件、运行条件与施工特点，在完成围岩初期支护的条件下，分段采取不同的衬砌型式：

（1）桩号导0+000.00～导0+020.00为导流洞进口渐变段，采用全断面钢筋混凝土衬砌，C25混凝土，衬砌厚度2.0m；顶拱、边墙采用系统锚杆支护，采用22@2.0m×2.0m、L=4.0m锚杆；在侧墙高度中点以上及顶拱挂6@0.15m×0.15m钢筋网，喷C20混凝土厚0.10m。

（2）桩号导0+020.00～导0+130.00段，采用全断面钢筋混凝土衬砌，C25混凝土，衬砌厚度2.0m；顶拱、边墙采用系统锚杆支护，采用22@2.0m×2.0m、L=4.0m锚杆；在侧墙高度中点以上及顶拱挂6@0.15m×0.15m钢筋网，喷C20混凝土厚0.10m。

（3）桩号导0+130.00～导0+200.00段，采用全断面钢筋混凝土衬砌，C25混凝土，衬砌厚度2.0m；顶拱、边墙采用系统锚杆支护，采用22@1.5m×1.5m、L=5.0m锚杆；在侧墙范围及顶拱挂6@0.15m×0.15m钢筋网，喷C20混凝土厚0.20m，根据围岩稳定情况必要时加钢拱架。

（4）桩号导0+200.00～导0+240.00段，采用全断面钢筋混凝土衬砌，C25混凝土，衬砌厚度1.6m；顶拱、边墙采用系统锚杆支护，采用22@3.0m×3.0m、L=3.0m锚杆；在顶拱挂6@0.15m×0.15m钢筋网，喷C20混凝土厚0.10m。

（5）桩号导0+240.00～导0+274.00段，采用全断面钢筋混凝土衬砌，C25混凝土，衬砌厚度2.0m；顶拱、边墙采用系统锚杆支护，采用22@1.5m×1.5m、L=5.0m锚杆；在侧墙范围及顶拱挂两层8@0.15m×0.15m钢筋网，喷C20混凝土厚0.20m。

（6）桩号导0+274.00～导0+278.00段，采用全断面钢筋混凝土衬砌，底板及直墙范围内采用C40抗冲磨HF混凝土，顶拱为C30混凝土，直墙衬砌厚度为2.50m，底板衬砌厚度为2.0m，顶拱衬砌厚度从拱脚至拱顶由2.50m渐变到2.0m；在桩号导0+275.00～导0+276.00范围内，直墙内埋设断面为1.00m×0.70m（宽×高）通气孔；开挖断面顶拱、直墙采用锚喷挂网支护，系统锚杆采用22@1.5m×1.5m、长度为L=5.0m；在直墙范围及顶拱挂6@0.15m×0.15m钢筋网，喷C20混凝土厚0.20m。

（7）桩号导0+278.00～导0+314.00段，采用全断面钢筋混凝土衬砌，底板及直墙范围内采用C40抗冲磨HF混凝土，顶拱为C30混凝土，衬砌厚度2.0m；开挖断面顶拱、直墙采用锚喷挂网支护，系统锚杆采用22@1.5m×1.5m、长度为L=5.0m；在直墙范围及顶拱挂6@0.15m×0.15m钢筋网，喷C20混凝土厚0.20m。

（8）桩号导0+314.00～导0+341.00段，采用全断面钢筋混凝土衬砌，底板及直墙范围内采用C40抗冲磨HF混凝土，顶拱为C30混凝土，衬砌厚度1.60m；开挖断面顶拱、直墙采用锚喷挂网支护，系统锚杆采用22@1.5m×1.5m、长度为L=5.0m；在直墙范围内及顶拱挂6@0.15m×0.15m钢筋网，喷C20混凝土厚0.20m。

（9）桩号导0+341.00～导0+348.00段，采用全断面钢筋混凝土衬砌，底板及直墙范围内采用C40抗冲磨HF混凝土，顶拱为C30混凝土，直墙衬砌厚度为2.50m，顶拱衬砌厚度从拱脚至拱顶由2.50m渐变到2.0m，底板因设有掺气槽坎，在导流期间掺气槽坎采用C15混凝土封填，因此其衬砌厚度较厚，大部分洞段衬砌厚度均在2.50m以上；在桩号导0+345.00～导0+346.60范围内，直墙内埋设断面为0.80m×0.60m（宽×高）和0.80m×0.80m（宽×高）并列的两个通气孔，断面为0.80m×0.60m（宽×高）的通气孔通向底板挑坎下开口，断面为0.80m×0.80m（宽×高）的通气孔通向直墙下部开口；开挖断面顶拱、直墙采用锚喷挂网支护，系统锚杆采用22@1.5m×1.5m、长度为L=5.0m；在直墙范围内及顶拱挂6@0.15m×0.15m钢筋网，喷C20混凝土厚0.20m。

（10）桩号导0+348.00～导0+351.00段，采用全断面钢筋混凝土衬砌，底板及直墙范围内采用C40抗冲磨HF混凝土，顶拱为C30混凝土，衬砌厚度1.6m；开挖断面顶拱、直墙采用锚喷挂网支护，系统锚杆采用22@1.5m×1.5m、长度为L=5.0m；在直墙范围内及顶拱挂6@0.15m×0.15m钢筋网，喷C20混凝土厚0.20m。

（11）桩号导0+351.00～导0+390.00段，采用全断面钢筋混凝土衬砌，底板及距底板3.0m直墙范围内采用C40抗冲磨HF混凝土，其余为C30混凝土，衬砌厚度1.6m；开挖断面顶拱、直墙采用锚喷挂网支护，系统锚杆采用22@1.5m×1.5m、长度为L=5.0m；在直墙高度中间点以上范围内及顶拱挂6@0.15m×0.15m钢筋网，喷C20混凝土厚0.20m。

（12）桩号导0+390.00～导0+522.00段，采用全断面钢筋混凝土衬砌，底板及距底板3.0m直墙范围内采用C40抗冲磨HF混凝土，其余为C30混凝土，衬砌厚度1.2m；开挖断面顶拱、直墙采用锚喷挂网支护，系统锚杆采用22@2.0m×2.0m、长度为L=5.0m；在直墙高度中间点以上范围内及顶拱挂6@0.15m×0.15m钢筋网，喷C20混凝土厚0.10m。

（13）桩号导0+522.00～导0+562.00段，采用全断面钢筋混凝土衬砌，底板及距底板3.0m直墙范围内采用C40抗冲磨HF混凝土，其余为C30混凝土，衬砌厚度1.2m；开挖断面顶拱、直墙采用锚喷挂网支护，系统锚杆采用22@1.5m×1.5m、长度为L=5.0m；在直墙范围及顶拱挂6@0.15m×0.15m钢筋网，喷C20混凝土厚0.20m。

（14）桩号导0+562.00～导0+634.00段，采用全断面钢筋混凝土衬砌，底板及距底板3.0m直墙范围内采用C40抗冲磨HF混凝土，其余为C30混凝土，衬砌厚度1.0m；开挖断面顶拱、直墙采用锚喷挂网支护，系统锚杆采用22@1.5m×1.5m、长度为L=5.0m；在直墙范围及顶拱挂6@0.15m×0.15m钢筋网，喷C20混凝土厚0.20m。

（15）桩号导0+634.00～导0+718.00段，采用全断面钢筋混凝土衬砌，底板及距底板3.0m直墙范围内采用C40抗冲磨HF混凝土，其余为C30混凝土，衬砌厚度0.8m；开挖断面顶拱、直墙采用锚喷挂网支护，系统锚杆采用22@1.5m×1.5m、长度为L=5.0m；在直墙范围及顶拱挂6@0.15m×0.15m钢筋网，喷C20混凝土厚0.20m。

（16）桩号导0+718.00～导0+740.00段，采用全断面钢筋混凝土衬砌，底板及距底板3.0m直墙范围内采用C40抗冲磨HF混凝土，其余为C30混凝土，衬砌厚度1.19m；开挖断面顶拱、直墙采用锚喷挂网支护，系统锚杆采用22@1.5m×1.5m、长度为L=6.0m；在直墙范围及顶拱挂6@0.15m×0.15m钢筋网，喷C20混凝土厚0.20m。此段加设钢桁架，间距1.5m。