陈荣慰
广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023
1工程概况
官成水库坝址位于平南县官成镇官成村，座落在浔江支流的乌江中游的右岸—支沟上游。坝址距官成镇1.5km。官成水库工程包括八宝引水工程、东干引水工程、官成水库蓄水工程、灌区渠系和发电站，是一座以灌溉为主，兼顾发电、供水等综合利用效益的中型水库。库区总集雨面积242km2，设计灌溉面积9.87万亩。
官成水库于1969年9月动工兴建，1973年4月建成并投入运行。枢纽由主坝、副坝（12座）、溢洪道（1座）、放水系统（3座）、电站及引水工程等建筑物组成。
官成水库总库容为2571万m3，设计洪水标准为50年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核，相应的设计洪水位为59.95m，校核洪水位为60.25m，正常蓄水位为59.73m，死水位为42.23m；消能防冲建筑物按30年一遇洪水设计。水库工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级。
2 隧洞加固设计
2.1 隧洞现状
六副坝2#放水隧洞布置在六副坝左坝肩，由进口段、洞身段、闸门竖井段组成，总长127m。进口段长30m，末端设有拦污栅。洞身段长94.4m，隧洞底坡1/100，进口底高程为44.73m，出口高程为43.73，隧洞直径2m，混凝土衬砌壁厚0.3m，混凝土强度为C20，外层配筋φ8@200。闸门段长3.0m，闸门竖井为圆筒形混凝土结构，竖井内设有工作闸门及启闭机。出口接发电机组及干渠。发电设计输水流量7.5m3/s。
现场检查发现隧洞存在的主要问题：水库高水位放水运行时，隧洞顶部的坝坡存在冒水现象，判断为隧洞漏水。
根据检查发现的问题对隧洞衬砌结构进行复核：
（1）计算断面选取
根据放水隧洞衬砌结构分布及坝体渗润线情况，选择位于坝顶正下方外水压力较大、管顶填土较高的断面进行衬砌结构复核计算，断面简图如图1。
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图1 放水隧洞断面简图 （单位：mm）
（2）计算工况及荷载组合
计算荷载有：衬砌自重、水重、内外水压力、垂直土压力、侧向土压力、支座反力及地面荷载等。计算工况及荷载组合见表1。
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经复核计算，每米隧洞衬砌混凝土内外层分别需配钢筋5φ20，即2x5φ20＠200（AS=3140mm2），放水隧洞实际配筋φ8＠200×200，放水隧洞衬砌混凝土实际配筋不满足要求。
2.2 加固方案选择
针对隧洞的问题，取两种常用的加固方案进行比选：方案一为对原隧洞原址加固；方案二为新建放水隧洞，封堵原放水隧洞。
方案一：放水隧洞洞内壁设10mm钢管衬砌，并维修加固原放水塔。方案二：新建放水隧洞布置在原放水隧洞左侧33m处，由进口明渠段、放水塔、隧洞段组成，隧洞总长165m，隧洞内径为2m，原放水隧洞采用微膨胀混凝土封堵。
经比较，方案一的优点是方案简单、投资较省、施工工期短；缺点是仍保留坝内压力涵管，洞径较小，加固施工不太方便。方案二的优点是消除坝内压力涵管的安全隐患，加固相对彻底；缺点是投资较大，新建放水系统围岩类别为Ⅴ类，围岩稳定性差，需要采取支护措施。
综上所述，基于工程投资控制考虑，推荐方案一。隧洞钢衬因内径较小，建设中加强施工管理。
2.3 加固设计
隧洞经比较分析后采用钢管内衬的加固方案，主要加固措施：
（1）隧洞管壁凿毛并刷洗干净后用厚10mm钢板衬砌，钢板采用Q345-B级低合金高强度结构钢，钢管内径1.8m，每隔2m设加劲环。与放水塔连接的钢衬首端设3道止水环。钢衬内壁的防腐材料选用：环氧富锌底漆60μm，环氧云铁中间漆80μm，环氧面漆120μm。
（2）钢衬与原衬砌混凝土间回填灌注M20微膨水泥砂浆。回填灌浆孔采用钢管预留孔，沿隧洞纵向的排距为3m，每排孔按径向等距布孔。回填灌浆孔采用梅花型布置，即相邻两排孔错开半个孔距。
（3）回填灌浆结束后采用锤击法检查，如钢板脱空范围面积大于0.5m2，采用接触灌浆充填。
原放水隧洞加固设计见图2。
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图2 放水隧洞加固设计典型断面图 （单位：mm）
2.4 加固设计计算
（1）放水系统水头损失计算
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由表2可知，加固后水头损失比加固前增加0.07 m，增加值较小，不影响电站发电。
（2）钢管衬砌结构复核
根据《水电站压力钢管设计规范》（SL281－2003）计算公式进行钢板衬砌厚度、管壁应力和抗外压稳定计算：
① 管壁厚度t计算公式：
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3 结论
水库除险中隧洞加固较为常见，钢管内衬方案具有方案简单可靠、投资较省的明显特点。官成水库六副坝2#放水隧洞经比较分析后采用钢管内衬的加固方案，目前项目已实施完成并投入运行使用，隧洞运行良好，没有发现钢衬变形、隧洞漏水现象。该设计成果可为相似工程的设计人员提供借鉴。