排水洞的斜孔设计优化

在充分调查分析了消力塘地区的水文地质条件的基础上，利用著者的程序，计算了排水斜孔的较优方位（倾向）；根据水工建筑物整体布置要求以及为了保证出口建筑物上游边坡稳定需要降低的地下水位等因素，研究确定了排水斜孔的斜深度及其倾角。当具备了孔向、孔深、倾角和孔距四个排水斜孔参数的情况下，就可进行排水总体设计了。

（一）排水洞的最佳方位及其平面布置

包括排水洞和排水孔在内的排水系统（工程），其排水效果的好坏与排水岩体中结构面的透水率大小、排水体切穿透水结构面的多少以及排水工程数量等有关。在陡倾角结构面发育的地区，用缓倾角排水工程会更好些。由于结构面的倾向是多向的，排水洞像前已大量述及的排水斜孔一样仍有一个选择最佳排水体的方位问题。可把排水洞视为水平斜孔，结合上游边坡坡向和消力塘方位可变动的范围等具体情况，根据各结构面的参数，用GJM程序计算出相对最佳排水隧洞方位。计算成果是：若选用NE20°的主洞方位，两侧洞选用SE110°方位。前者要比后者多切穿64%的结构面。最后决定，在平面上排水洞沿消力塘周边布置（见图14-1），主、侧洞方向分别采用NE23°和SE113°。两端与消力塘排水系统的竖井连接，排水洞总长888.485m。考虑施工出渣方便，在南、北侧开挖了两口施工竖井，竖井之间长度为568.562m。

（二）排水洞剖面布置

在剖面上排水隧洞从泄洪洞群下方横穿过，它不得与洞群平面交叉，故洞底高程设在洞群底板之下的114m 高程左右。排水洞桩号0+435.582 处为分水岭，其南段底坡0.37%，北段底坡0.49%。排水洞的排水分别自流到两端的施工竖井内，通过水泵抽水排到地表。

（三）排水洞断面尺寸

在非断层段内，开挖尺寸为2.9m×3.5m。成洞断面尺寸为2.1m×2.8m（图14-7）。在断层及其影响带内，断面开挖尺寸为3.5m×3.9m。成洞断面尺寸为2.5m×3.0m（图14-8）。(www.xing528.com)

图14-7　非断层段的排水洞断面图

图14-8　断层及其影响带内的排水洞断面图

在排水洞的上游侧边墙、洞顶和洞底设排水孔，排水孔的孔径为100mm。洞顶和边墙排水孔孔深15m，洞底板排水孔孔深10m。每个排水孔均安装孔口管，穿断层带时加滤水管，以防止渗水冲蚀破坏断层带。排水孔滤管结构见图14-9。

（四）排水斜孔施工

消力塘排水洞工程开挖完毕后，接着进行了排水孔施工。由于排水孔在洞内施工，空间狭小且孔深较大，方向范围大，故选用了KD100 型坑道钻机施工。因排水孔无取心要求，大部分采用直径100mm钻头钻进。硅质、钙质胶结的细砂岩选用金刚石钻头；泥质粉砂岩、粘土岩、页岩地层选用硬质合金刚钻头；根据实际地层和钻进情况，合理选用钻进参数，以清水作为冲洗液。