一种水电工程高水头不良地质条件下导流洞安全封堵方法技术

本发明专利技术公开了一种水电工程高水头不良地质条件下导流洞安全封堵方法，包括下闸、抽水和封堵，其中封堵包括安全防护堵头施工、不良地质段围岩加固施工和永久堵头施工。本发明专利技术方法针对水电工程高水头不良地质条件下导流洞封堵特点，采取安全防护堵头和对不良地质段围岩进行加固，通过两道保障有效避免不良地质段围岩高水头作用下失稳的风险，大大提高导流洞下闸封堵安全保证率，同时安全防护堵头也可以在导流洞进口闸门破坏时阻挡洞内突然涌水，保护封堵施工作业人员安全。本发明专利技术实施操作性强，安全防护堵头混凝土浇筑和不良地质段固结灌浆工艺简单，封堵效果好，施工周期短，施工成本低、具有很好的推广应用价值。

A safe sealing method of diversion tunnel under high water head and unfavorable geological conditions

The invention discloses a safe plugging method of diversion tunnel under high water head and unfavorable geological conditions of hydropower project, which includes gate lowering, pumping and plugging, wherein the plugging includes safety protection plug construction, surrounding rock reinforcement construction of unfavorable geological section and permanent plug construction. According to the plugging characteristics of diversion tunnel under high water head and unfavorable geological conditions of hydropower project, the method adopts safety protection plug and reinforcement of surrounding rock of unfavorable geological section, effectively avoids the risk of instability under the action of high water head of surrounding rock of unfavorable geological section through two guarantees, greatly improves the safety assurance rate of sealing under the gate of diversion tunnel, and at the same time, the safety protection plug can also be used at the gate of inlet of diversion tunnel In case of damage, the sudden water inrush in the tunnel shall be prevented to protect the safety of blocking construction personnel. The invention has the advantages of strong operability, simple technology of concrete pouring of safety protection plug and consolidation grouting of unfavorable geological section, good sealing effect, short construction period, low construction cost and good popularization and application value.

【技术实现步骤摘要】
一种水电工程高水头不良地质条件下导流洞安全封堵方法
本专利技术属于水工结构工程施工
，具体涉及一种水电工程高水头不良地质条件下导流洞安全封堵方法。
技术介绍
导流洞是水电工程在上下游修建围堰挡水后，用于导流和分流正在施工的河流水流，以保证大坝工程在干地施工，导流洞属于临时建筑物，在水电工程引水建筑物和泄洪建筑物完成后，其将失去功能，需进行封堵，导流洞封堵标志着水电工程开始蓄水，是水库蓄水的关键控制条件，也是水电工程建设的重要里程碑事件，导流洞封堵能否顺利及时完成，对整个工程按期发挥效益有着极其重要的作用，实践证明，国内外水电工程多次出现导流洞封堵失败事故，造成了重大经济损失，引发重大公共安全险情和重大舆情，因此，导流洞封堵必须做到万不一失。导流洞封堵堵头的位置需设在水电工程防渗帷幕位置上，与帷幕结合形成防渗体系的一部分，使得整个挡水建筑物防渗体系成为一个整体，否则，不管封堵堵头在防渗帷幕前还是防渗帷幕后，都有可能使得导流洞及其围岩成为渗水通道，因此，实际工程中防渗帷幕与上游导流洞进口通常还存在一段距离，导流洞封堵后，水库水位快速上升，该段距离导流洞围岩将承受高水头作用，由于导流洞为临时建筑物，地质条件相比主体永久工程往往要差，该段导流洞围岩在高水头下将存在失稳风险，这将决定导流洞封堵成败，此外，若永久封堵施工过程中上游进口闸门出现破坏，洞内突然涌水也将对堵头施工人员产生巨大安全风险，因此需研究一种水电工程高水头不良地质条件下导流洞安全封堵方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种针对水电工程高水头不良地质条件下导流洞的安全封堵方法。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种水电工程高水头不良地质条件下导流洞安全封堵方法，包括以下步骤：S1.下闸：对导流洞进口闸门和出口闸门进行下闸；S2.抽水：下闸后，在导流洞进口闸门和出口闸门内侧各调入安装抽水泵的排水浮船同时进行抽水，将导流洞内水抽干；S3.封堵：包括安全防护堵头施工、不良地质段围岩加固施工和永久堵头施工；其中，所述安全防护堵头施工为在导流洞内不良地质段上游与导流洞进口之间修建安全防护堵头，安全防护堵头尺寸断面与导流洞过水断面一致，并计算长度；安全防护堵头抵挡上游高水位，以保护不良地质段围岩和永久堵头施工。所述不良地质段围岩加固施工为通过导流洞排水孔对不良地质段围岩进行固结灌浆加固，提高围岩强度；所述永久堵头施工为在导流洞防渗帷幕处修建永久堵头，作为导流洞封堵的永久挡水建筑物，永久堵头尺寸断面和导流洞断面一致，并计算长度；其中，所述安全防护堵头和永久堵头长度根据抗剪断强度公式计算：式中l—堵头长度；K—安全系数；P—设计水头总推力；f—混凝土与围岩的摩擦系数；A—断面面积；γ—混凝土容重；C—混凝土与围岩接触面的抗剪断凝聚力；λ—除顶拱外，堵头底面、侧面与围岩接触面的有效面积系数，主要考虑接缝灌浆效果不佳和混凝土收缩等影响，底面取λ＝1，侧面λ值根据具体情况确定，安全防护堵头计算时只考虑堵头底面与围岩接触，永久堵头计算时同时考虑堵头底面、侧面与围岩接触；S—除顶拱外，堵头底面、侧面与围岩或混凝土接触断面周长。进一步地，步骤S1中采用启闭卷扬系统、门机或者汽车履带吊对导流洞进口和出口闸门进行下闸。下闸前做好闸门槽清淤，保证闸门能够顺利下闸，可采用潜水员配合泥浆泵、高压风管进行清理。进一步地，步骤S3中所述安全防护堵头采用C20常态混凝土分层浇筑，以快速施工完成为原则，不需考虑混凝土温度控制和进行灌浆处理，允许有一定滑移变形和渗水。进一步地，所述永久堵头施工包括齿槽开挖、衬砌混凝土表面凿毛、混凝土浇筑、通水冷却和灌浆，具体为：首先在永久堵头段导流洞衬砌底板设置多道抗剪齿槽，在导流洞底板及侧墙底部3m范围内深凿毛，侧墙3m以上范围浅凿毛，导流洞顶拱进行高压水冲洗，同时在永久堵头上游段导流洞侧面各设置一道止水片，采用预缩砂浆槽型式埋设，然后进行永久堵头混凝土浇筑；且在永久堵头内设置纵向灌浆廊道，随后开展通水冷却，通水冷却管沿堵头高度方向每隔1～2m布置一层，在混凝土浇筑过程中埋设，当混凝土通水冷却到江水温度后利用灌浆廊道在永久堵头顶拱部位及原衬砌之间进行回填灌浆，永久堵头各分段缝隙之间进行接缝灌浆。进一步地，所述止水片为紫铜止水片，第一道止水片设置在距离永久堵头迎水面55～65cm处，两道止水片之间的水平距离为75～85cm，且止水片开槽宽度和深度均为40cm。进一步地，所述混凝土强度等级为C20，抗渗等级为W12，抗冻等级为F200。进一步地，永久堵头按长度进行分段和每段分层施工。本专利技术中由于安全防护堵头为临时建筑物，其功能仅为施工期临时挡水，因此堵头混凝土浇筑不需考虑大体积混凝土温控开裂的影响，不需布设通水冷却管，同时也不需进行灌浆处理，施工过程中可直接在导流洞底板上浇筑，以最快速度浇筑成型，挡水时允许有一定滑移变形和渗水。永久堵头为永久挡水建筑物，工程质量要求高，堵头混凝土浇筑需采取温控措施，保证混凝土浇筑不产生裂缝，需布置通水冷却管，同时为提高永久堵头抵抗高水头能力，堵头浇筑前在导流洞底板和边墙刻齿槽，对导流洞底板和边墙一定范围进行凿毛，增加永久堵头和导流洞的抗摩擦系数。此外为了防止上游高压水进入永久堵头与导流洞接触面，降低接触面抗剪力学参数，在永久堵头上游侧设置止水片。本专利技术具有以下优点：本专利技术提供的一种水电工程高水头不良地质条件下导流洞安全封堵方法，与常规封堵方法相比，本专利技术方法针对水电工程高水头不良地质条件下导流洞封堵特点，采取安全防护堵头和对不良地质段围岩进行加固，通过两道保障有效避免不良地质段围岩高水头作用下失稳的风险，大大提高导流洞下闸封堵安全保证率，同时安全防护堵头也可以在导流洞进口闸门破坏时阻挡洞内突然涌水，保护封堵施工作业人员安全。本专利技术实施操作性强，安全防护堵头混凝土浇筑和不良地质段固结灌浆工艺简单，封堵效果好，施工周期短，施工成本低、具有很好的推广应用价值。附图说明图1为本专利技术实验例导流洞平面布置图；图2为本专利技术实验例安全防护堵头纵剖面和横剖面示意图；图3为本专利技术实验例不良地质段围岩加固示意图；图4为本专利技术实验例永久堵头纵剖面和横剖面示意图；图中，1-进口闸门，2-出口闸门，3-安全防护堵头，4-不良地质段围岩，5-永久堵头，6-排水孔，7-衬砌，8-抗剪齿槽，9-止水片，10-灌浆廊道。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的描述，本专利技术的保护范围不局限于以下所述：实施例：一种水电工程高水头不良地质条件下导流洞安全封堵方法，包括以下步骤：S1.下闸：对导流洞进口闸门1和出口闸门2进行下闸；采用启闭卷扬系统、门机或者汽车履带吊对导流洞进口闸门1和出口闸门2进行下闸。下闸前做好闸门槽清淤，保证闸门能够顺利下闸，可采用潜水员配合泥浆泵、高压风管进行清理；S2.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水电工程高水头不良地质条件下导流洞安全封堵方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.下闸：对导流洞进口闸门(1)和出口闸门(2)进行下闸；/nS2.抽水：下闸后，在导流洞进口闸门(1)和出口闸门(2)内侧各调入安装抽水泵的排水浮船同时进行抽水，将导流洞内水抽干；/nS3.封堵：包括安全防护堵头(3)施工、不良地质段围岩(4)加固施工和永久堵头(5)施工；/n其中，所述安全防护堵头(3)施工为在导流洞内不良地质段上游与导流洞进口之间修建安全防护堵头(3)，安全防护堵头(3)尺寸断面与导流洞过水断面一致，并计算长度；/n所述不良地质段围岩(4)加固施工为通过导流洞排水孔(6)对不良地质段围岩(4)进行固结灌浆加固，提高围岩强度；/n所述永久堵头(5)施工为在导流洞防渗帷幕处修建永久堵头(5)，永久堵头(5)尺寸断面和导流洞断面一致，并计算长度；/n其中，所述安全防护堵头和永久堵头长度根据抗剪断强度公式计算：/n

【技术特征摘要】
1.一种水电工程高水头不良地质条件下导流洞安全封堵方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.下闸：对导流洞进口闸门(1)和出口闸门(2)进行下闸；
S2.抽水：下闸后，在导流洞进口闸门(1)和出口闸门(2)内侧各调入安装抽水泵的排水浮船同时进行抽水，将导流洞内水抽干；
S3.封堵：包括安全防护堵头(3)施工、不良地质段围岩(4)加固施工和永久堵头(5)施工；
其中，所述安全防护堵头(3)施工为在导流洞内不良地质段上游与导流洞进口之间修建安全防护堵头(3)，安全防护堵头(3)尺寸断面与导流洞过水断面一致，并计算长度；
所述不良地质段围岩(4)加固施工为通过导流洞排水孔(6)对不良地质段围岩(4)进行固结灌浆加固，提高围岩强度；
所述永久堵头(5)施工为在导流洞防渗帷幕处修建永久堵头(5)，永久堵头(5)尺寸断面和导流洞断面一致，并计算长度；
其中，所述安全防护堵头和永久堵头长度根据抗剪断强度公式计算：



式中l—堵头长度；K—安全系数；P—设计水头总推力；f—混凝土与围岩的摩擦系数；A—断面面积；γ—混凝土容重；C—混凝土与围岩接触面的抗剪断凝聚力；λ—除顶拱外，堵头底面、侧面与围岩接触面的有效面积系数；S—除顶拱外，堵头底面、侧面与围岩或混凝土接触断面周长。


2.如权利要求1所述的一种水电工程高水头不良地质条件下导流洞安全封堵方法，其特征在于，步骤S1中采用启闭卷扬系统、门机或者汽车履带吊对导流洞进口闸门(1)和出口闸门(2)进行下闸。


3.如权利要求1所述的一种水电工程高水头不良地质条件下导流洞安全封堵方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵璐，刘利文，梁川，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51