水庫工程輸水隧洞設計方案比選探析

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【摘要】水庫輸水隧洞主要承擔工程導流、輸水等任務，是水庫工程中的重要組成部分，本文以巫家水庫工程為實例，結合工程實際情況，介紹了輸水線路設計方案和輸水隧洞形式選擇方案，并對各方案的可行性、經濟性進行了詳細分析，以期能為類似工程提供一些可參考的經驗。

【關鍵詞】巫家水庫工程；輸水隧道設計；方案比選

在“十三五”城市建設發展規劃中，貴州省明確出要在供水、供電等基礎設施建設與發展中加大資源投入力度，巫家水庫工程作為貴州省正安縣重要的水利水庫工程，主要任務為集鎮供水人飲供水及農田灌溉。基于輸水隧洞在水庫工程發展中重要作用，從經濟合理性、技術可行性等角度出發，比選出綜合效益最大化的輸水隧洞設計方案。

1工程項目概況

巫家水庫工程主要建筑物由大壩、溢洪道、?。ǚ牛┧ㄖ锏冉M成；水庫正常蓄水位933.00m，水庫總庫容551萬m³；年平均供水量580萬m³/a；水庫為小（1）型水庫，工程等別為Ⅳ。工程任務為：人飲供水及農田灌溉。設計灌溉流量為1.11m³/s。

2巫家水庫輸水隧洞輸水路線的選擇

2.1輸水線路的設計

根據灌區分布情況和沿線地形地質條件，巫家水庫向保太灌區、班竹灌區和班竹鎮進行供水，考慮到輸水線路的經濟性，本文提出三個輸水線路設計方案，具體內容為：方案1：原規劃將水流一部分引到楊柳溪水庫的生基灣隧洞進口，共同向保太灌區進行供水；另一部分通過在水庫下游通過開挖8.2km的隧洞向班竹灌區及集鎮進行供水。方案2：在巫家水庫下游沿這龍橋溪途經河壩、龍橋，跨過龍橋溪消洞下游250m處，至對岸晏家壩山腳處，并在該處直接開挖長2430m的隧洞至生基灣隧洞出口，并在隧洞出口下游100m（即輸7+850）處進行分流。方案3：在下游樁號輸2+000處巖腳處開挖5430m隧洞，出口接朝陽村的竹園臺處。

2.2輸水線路的比選方案

1：通過經濟、施工難度分析比較，該方案的施工工期長，不具備良好的布置施工支洞條件，初步確定隧洞開挖斷面斷面尺寸為（5.0×5.5）m，開挖斷面大，襯砌厚度40cm，計算隧洞投資約1.73億，本文不予以考慮。方案2：由于沿線經過的地質巖性整體強度偏弱，有必要進行放坡及護坡處理，并加強臨時支護工作；洞身進口段穿越旦坪鄉向斜，未受大的斷層構造切割，完整及延續性較好，擬定隧洞開挖斷面為（3.0×3.5）m，（襯砌后斷面為2.2×2.7）m；工程部分投資為2380萬元。方案3：根據現場和地形圖分析，隧洞不具備良好的打支洞條件；隧洞的開挖斷面（4.0×4.5）m（城門洞形），襯砌厚度40cm。方案2、方案3的比較從以下幾個方面入手：①隧洞和管線的工程量：方案2輸水管線總長11.6km，隧洞土石方開挖量共32680m³，管線土石方開挖量共46670m³；方案3輸水管線總長8.32km，隧洞土石方開挖量共96700m³，管線土石方開挖量共16950m³。②工程布置：方案2線路長，水頭損失大；方案3線路最短，水頭損失較小，布置較為緊湊。③施工條件：方案2管線沿鄉村道路，施工方便，占地大；方案3交通方便，占地少，施工工期長。④運行維護：方案2管線長，管理不便；方案3管理方便。⑤工程部分投資：方案2工程部分投資為4980萬元；方案3花費8350萬元。方案2較方案3管線布置線路長，工程占地大，部分管線沿著山坡鋪設，但工程投資較方案3?。êㄔO征地費用）；綜合比較選擇方案2為本階段的輸水管線布置方案。

3輸水隧洞形式選擇分析

3.1輸水隧洞斷面形式

根據晏家壩隧洞沒有較好布置施工支洞的條件，結合該隧洞施工期開挖出渣、通風、排水、混凝土襯砌等要求，考慮出渣及材料運輸采用軌道運輸的方式。晏家壩隧洞總長2190m，沒有較好布置施工支洞的條件，襯砌厚度0.4m，設計底坡取i=1/1000。初步擬定隧洞開挖斷面工程量。

3.2輸水方式選擇

本次通過有壓隧洞、有壓穿管及無壓明流隧洞三種不同輸水的斷面形式進行技術經濟比較。

4結語

本文在充分了解實際地質條件后，最后確定了巫家水庫工程的輸水線路、輸水隧洞斷面形式和輸水方式，并對有壓、無壓隧洞分別提供了詳細的設計參數，結合這些參數，使得輸水隧洞工程順利完成。通過巫家水庫工程實踐可得知，在輸水隧洞設計中，應遵守三個原則，即工程設計要因地制宜；嚴格按照規范進行操作；注重細節設計。

參考文獻

[1]范子訓,付云生,魏陸宏,等.密云水庫潮河輸水隧洞除險加固方案分析研究[J].水利水電技術,2014,45(7):91-94.

作者:吳國茂 單位:遵義水利水電勘測設計研究院