2　导流洞设计要点

导流洞设计是在合同文件的基础上进行细部结构的设计，隧洞布置位置按照U008进行布设，故设计内容中不涉及选线布置。导流隧洞为无压隧洞，开挖断面为马蹄形；衬砌断面为城门洞形，成洞尺寸为5m×5m（宽×高）。其中直墙高2.5m，顶拱高2.5m。起点桩号为0+045.5125，终点桩号为0+314.2685，洞身段设一处拐点，位于桩号0+050.308，转弯半径15.00m，转角11°；隧洞底坡i=1/329，总长268.756m，进口底高程24m，出口底高程23.115m。

2.1　设计规范

（1）BS 8110：1985《建筑用混凝土》，BSI，UK。

（2）BS 8007：1987《实际施工中混凝土建筑的保水设计代码》，BSI，UK。

（3）BS 4449：1997《用于加强混凝土的碳素钢筋的详细说明》，BSI，UK。

（4）BS 8081：2000《特殊土工技术工程——地锚的实施》，BSI，UK。

（5）EM 1110-2-2901：1997《隧道及竖井岩石》US Army Corps of Engineers。

（6）EM 1110-2-2005：1993《灌浆混凝土的浇筑标准》，US Army Corps of Engineers。

2.2　设计主要参数

（1）水库正常蓄水位（永久性情况）：+57.0m BSD。

（2）水库校核洪水位（永久性情况）：+62.4m BSD。

（3）最大的可信震动情况（MCE）（永久性情况）：0.1g。

（4）地震边坡稳定性最低安全系数（永久性情况）：1.5。

（5）地震边坡稳定性最低安全系数（临时性情况）：1.3。

（6）岩石的重力密度：25kN/m3。

（7）大体积混凝土的重力密度：24kN/m3。

（8）加强混凝土的重力密度：24kN/m3。

（9）1m3水重量的单位：10kN/m3。

（10）等级为C35A（SRC）的混凝土28天所达到的强度特性：35N/m2。

（11）灌浆混凝土28天所达到的强度特性：30N/m2。

（12）动载荷附加压力：10kN/m2。

2.3　导流洞布置

导流洞包括进水口渐变段、导流洞洞身段、导流洞出水口渐变段三部分。

根据导流洞进出口涵洞的形式，在进水口设置3m长的渐变段，出水口设置1.73m长的渐变段。

2.3.1　支护衬砌结构设计

导流洞无断层通过，围岩主要为中软泥灰岩、中硬砂岩，围岩类别主要为Ⅳ类。隧洞支护结构采用一次锚喷支护和二次混凝土模筑衬砌结合的组合式衬砌型式。一次锚喷支护同时也作为永久支护，根据地质情况不同，在洞周一定范围打系统锚杆并挂网、喷混凝土、架立钢拱架，使洞体围岩成为一个承载结构，充分发挥围岩的承载作用。待一次支护后，再进行模筑混凝土衬砌。

（1）开挖断面设计。开挖断面原设计为城门洞形。按照地质勘探报告的岩石类别用Q系统和RMR系统进行分析计算，将开挖断面分为两类。后期为了避免由于岩体压力和地下水压力作用造成底板抬动，将设计断面修改成马蹄形断面，底部仰拱的设计在避免底板抬动的同时，有效地分解了围岩应力，为施工的顺利进行提供了保障。

导流洞Ⅰ型、Ⅱ型的典型截面分别见图1、图2。

（2）一期支护设计。在围岩分类的基础上进行了一期支护类型的分类，喷射混凝土厚度为150mm和200mm两种，全断面铺设ϕ6@150mm×150mm的钢筋网片，采用长3000mm的ϕ25全长黏结型锚杆，Ⅰ型支护间排距2m；Ⅱ型支护间排距1.5m。Ⅱ型支护布置ϕ40注浆小导管，并布置格栅拱架，拱架布置间距500mm。导流洞Ⅰ型、Ⅱ型支护类型分别见图3、图4。

在施工过程中由于系统锚杆的施工周期较长，施工工艺复杂，在一定程度上影响工程的顺利进行。在工程师的建议下，通过请国内外隧洞专家及地质工程师论证分析后，取消了大部分Ⅰ型支护系统锚杆，采用格栅拱架支护的方式，布置间距800mm。通过施工过程中的收敛观测，证明该方案切实可行，在加快施工进度的同时，也保证了隧洞的施工安全。

（3）二期衬砌设计。衬砌采用C35A（SRC）混凝土，Ⅰ型衬砌混凝土厚度400mm，Ⅱ型衬砌厚度600mm，每12m段设一施工缝，施工缝安装一道sikahose止水条和一道CJ957塑料止水带。在进出口和涵洞衔接段设计渐变段，以确保隧洞和涵洞的衔接。钢筋采用双层钢筋网。仰拱底层钢筋主筋采用ϕ25，布置间距150mm；纵向分布筋采用ϕ12钢筋，布置间距200mm。仰拱顶层钢筋主筋采用ϕ32和ϕ28钢筋交替布置，布置间距150mm；纵向分布筋采用ϕ12钢筋，布置间距200mm。边顶拱主筋采用ϕ16钢筋，布置间距150mm；纵向分布筋采用ϕ12钢筋，布置间距200mm。在施工过程中局部发现有混凝土裂缝的现象，经进行校核计算和类比类似工程的施工经验，及时将边顶拱的纵向分布筋更改成ϕ16钢筋，布置间距200mm。二期衬砌设计计算模型见图5。

2.3.2　细部设计

（1）隧洞进出口洞脸处理。在洞口施工过程中，必须及时按照原边坡开挖支护设计做好洞口边坡处理。开挖坡面及时挂网喷混凝土。洞脸顶拱上部设2排超前注浆小导管，导管直径为42mm，长3.5m，间距0.3m，沿洞顶上半圆周布设，外插角6°。进出口各设24m锁口段，锁口段支护及衬砌参照Ⅴ类围岩，另外顶拱上部设1排超前注浆小导管，2.5m为一循环。施工过程中经过现场地质工程师对围岩的鉴别，仅在洞脸顶拱设置2排超前注浆小导管，锁口段缩短为3.5m。在洞内局部围岩达到Ⅴ类时，采用直径为25mm、长3.5m的超前锚杆进行处理。实践证明处理措施得当，处理方式有效。

（2）地下水的引排处理。Ⅳ、Ⅴ类围岩每排设2到3个排水孔，梅花形布置，孔距2.5m，Ⅳ类围岩排水孔排距3m，Ⅴ类围岩排水孔排距2m，其他各类围岩沿洞线每3m在顶部设一个排水孔。排水孔深入岩石3m、孔径56mm。根据地下水量，可在洞内用软管与排水孔相连，将水引到侧墙的临时汲水槽。现场施工过程中，在工程师和地质工程师的指导下针对具体情况进行了调整，对于渗水量较大的部位进行排水孔加密布置，对于渗水较少的部位适当减少排水孔的数量和排水孔的深度，有效降低了地下水对施工的影响，加快了施工进度，确保了施工质量。

（3）回填灌浆。隧洞衬砌段混凝土浇筑结束后，对顶拱120°范围进行回填灌浆。回填灌浆孔排距2m，每排设2个或3个灌浆孔，灌浆孔梅花形布置，灌浆压力为0.3MPa。在一期支护完成后，在工程师的建议下，将回填灌浆的范围增加至180°。