库盆施工中的交通洞封堵设计优化

4.2.6.1　施工交通洞设计

1.设计说明

上水库整个工程，根据分标为，“上水库开挖及填筑工程”标（C1标）、“上水库沥青混凝土面板工程”（C2标）两个标段，C1标由安能建设总公司承担，C2标由中水科总公司承担。其中C2标在C1标完成后才能交给C2标施工，由于沥青混凝土坡脚设计是直接插入库底黏土铺盖内，因此在C2标施工完毕后又要反过来移交给C1标进行施工。根据安能建设总公司投标时的施工组织设计，其库底开挖及回填交通开始主要利用主坝翻坝施工，当主坝上升到一定高度时，由于翻坝较为困难，且影响主坝和库盆开挖和填筑的质量和速度，在主坝达到一定高度时进入库底的交通则是通过在左库岸设置480m长的去库底交通道路。随着上水库主体施工的全面开展，到2005年下半年逐步发现这种施工组织设计存在较大的问题。根据当时的上水库工程施工形象、进展情况及总工期要求，初步认为，原要求上水库沥青混凝土C2标安排在2007年4—10月完成，压力及风险较大，需要提前安排施工，初步考虑把C2标提前安排在2006年10月，否则不能确保2008年2月上水库蓄水试验的总体目标。其次根据当时上水库开挖及填筑C1标，总体施工进度由于各种原因有所滞后，部分工程滞后严重，并且仍有继续滞后的因素存在，不仅不能提前向C2标提交工作面，还有可能影响正常工作面的提交。鉴于沥青混凝土C2标招标于2005年年底进行招标，如不及时调整，将严重影响沥青混凝土C2标段的施工，同时也影响上水库开挖填筑工程C1标的施工进度。同时原C1标采用交通道路方案，会长期占压库岸，影响向C2标移交的时间，两个标段的互相交面存在严重的相互交叉和干扰。

根据上述情况，为了保证C2标正常施工时间，减少C1标和C2标两个标段的施工干扰，有利于C1标提前向C2标提交施工作业面，提高C1标主坝及库岸开挖及填筑的速度和质量。对上水库C1标库区施工交通道路方案进行调整，调整方案为：在主坝左岸交通洞内开挖一条通向库底的施工交通洞，来代替占压库岸去库底的480m施工道路。

2.施工交通洞设计

（1）地质条件。该段洞线岩石位于寒武系馒头组1m2、1m3、1m4岩组上，主要岩性分别为杂色泥灰岩、页岩互层，灰绿灰黄色泥灰岩、紫红色页岩夹薄层状灰岩、泥灰岩。洞身大部分位于1m3、1m4岩组，新鲜时属于较硬～较软岩石，岩性比较均一。岩层倾角1°～2°，近水平状。洞线经过范围内不存在大的断层，仅有个别裂隙，倾角80°左右，带宽5～10cm，且于洞轴线交角大于40°，对洞身的稳定不致造成大的影响。洞身位于地下水位以上的气候内，不会产生大的涌水现象，受大气降雨影响，局部会有潮湿和滴水现象。总的来讲，成洞条件较好，但要注意洞口处附近，覆盖厚度较小，需要加强支护，其余洞内局部可能会出现沿层理面形成顶拱板现象，影响局部稳定，需适当随机支护。

（2）设计原则。施工交通洞主要为施工期库区开挖及回填料运输及交通需要，其次施工交通洞的断面尺寸，纵坡还必须与施工运输设备的外形尺寸，工作范围相适应；同时还应综合考虑施工通风，排烟及照明需要。

（3）结构布置。结构布置根据施工运输设备的外形尺寸，工作范围和施工高峰期交通运输行车密度，确定施工支洞的断面型式和断面尺寸。具体布置从离上水库上山道路交通洞出口（主体标与前期道路标分界处）315m内交通洞内开口，进口高程724.75m，出口为库盆内，离上水库进出水口中距95.0m，出口高程748.00m。施工交通洞洞线长347.2m，在出口附近设一弯道，弯道半径60.0m，交通洞平均纵坡7.29%。交通洞为城门洞形，洞净宽7.5m，半径3.98m，净高5.7m，0.3m厚的碎石路面。

（4）支护设计。施工交通洞的支护主要根据围岩类别和支洞使用时间确定施工支洞的支护方式，由于施工交通洞围岩较好，完整，交通洞开挖后洞内初步考虑采用素喷和网喷相结合的支护方式，出洞口根据岩石情况采用钢拱架和网喷相结合的支护方式，以确保洞内交通安全。设计喷C20混凝土厚度10cm，挂网6@150×150，系统锚杆直径22mm，锚杆长3.0m，间排距2.0m×2.0m。进出口设锁口锚杆直径φ25和φ28两种，间排距1.0m，梅花形布置，锚杆长4～6m。出口布置钢支撑，钢支撑采用180mm×94mm×6mm（长×宽×厚）热轧工字钢，间距0.5m，在出口10.0m范围内布置。洞内每隔20m设100W高压钠灯一盏。

库盆施工完成后，对库底施工交通洞在靠库盆出口段采用楔形状混凝土封堵。

4.2.6.2　施工交通洞封堵设计

1.封堵设计说明

根据上水库建筑物等级，施工交通洞封堵为一级建筑物。施工交通洞的出口是库盆的库岸部分，原考虑靠近出口洞口内附近采用混凝土全断面封堵回填至原设计库岸，然后再按库岸要求回填排水垫层和做沥青混凝土防渗板。施工后期根据进度安排，改为全部采用混凝土封堵，库岸部分采用钢筋混凝土防渗板代替沥青混凝土防渗板，在混凝土和沥青混凝土结合部设置连接墩。

2.封堵体设计

封堵体洞内长度10.0m，洞外长度30m。根据《水工隧洞设计规范》（DL/T 5195—2004）中封堵体设计的要求，结构按承载极限状态进行设计，抗滑稳定按式（4.2-4）和式（4.2-5）计算。

（1）作用效应函数为

（2）抗力函数为

（3）封堵体与衬砌混凝土抗剪断强度标准值见表4.2-17。

表4.2-17　封堵体与衬砌混凝土抗剪断强度标准值表(www.xing528.com)

（4）材料分项系数见表4.2-18。

表4.2-18　材料分项系数表

（5）设计参数见表4.2-19。

表4.2-19　设计参数表

（6）计算工况及荷载组合见表4.2-20。

表4.2-20　计算工况及荷载组合表

（7）封堵体稳定计算结果见表4.2-21。

表4.2-21　封堵体稳定计算结果表

施工交通洞封堵体，稳定满足规范要求。

3.封堵体处钢筋防渗面板及连接墩设计

由于封堵处已采用混凝土全断面封堵，混凝土堵头本身实际上也可以起到一定防渗作用，但由于洞内混凝土强度等级稍底，其次为防止封堵塞周边产生渗水，混凝土堵头运行期温度裂缝渗水，在封堵体外部（库岸面）增加一道钢筋混凝土防渗面板。防渗面板宽27.0m，长（斜长）47.34m，厚度0.5m，为C25W6F200，配防裂钢筋16@150×150。

连接墩主要是连接封堵体混凝土和沥青混凝土面板，钢筋混凝土防渗面板和沥青混凝土防渗面板分别搭在连接墩上。连接墩平面布置根据交通洞出口为矩形，底部和库底排水廊道连接。连接墩底宽4.2m，顶部宽3.0m，沥青混凝土和混凝土搭结处设置楔形体，以便于沥青混凝土变形。沥青混凝土水平搭结宽2.0m，搭结斜坡1∶2。连接墩为C25W6F200，配防裂钢筋16@150×150。

4.封堵体细部构造设计

（1）封堵体堵头灌浆。为保证堵头与周围岩体紧密，施工交通洞封堵后应对拱顶及侧墙两边进行回填灌浆，灌浆压力0.3～0.5MPa。

（2）分缝与止水。为防止施工交通洞封堵外部的连接墩和钢筋混凝土防渗板产生温度裂缝，设置伸缩缝，防渗面板沿纵向设伸缩缝一道，连接墩平均每13m设一道缝。伸缩缝处设置止水2到，第一道为紫铜止水片，第二道为BW-Ⅱ型遇水膨胀止水条。