摘 要：近年来，水工隧洞封堵体设计得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了水工隧洞封堵体设计的依据和条件。在探讨包括封堵体的位置、封堵体的体型选择、封堵体的设计等级及原则等在内的设计要点基础上，结合相关实践经验，就封堵体的防渗处理提出了个人看法。
关键词：水工隧洞；封堵体；设计；研究
一、前言
作为水利工程设计中的重要组成部分，水工隧洞封堵体的设计至关重要。该项课题的研究，将会更好地提升水工隧洞封堵体设计的实践水平，从而有效优化水利工程的整体效果。本文从概述相关内容着手本课题的研究。
二、概述
在水利工程建设过程中，往往会形成很多将要被废弃的水工隧洞（如一般的导流隧洞、地质探洞、施工支洞等）和将要被改建的水工隧洞（如与泄洪洞、引水发电洞、放空洞、引水灌溉隧洞等结合的导流隧洞等）。在它们完成自己的使命后，一般需要进行封堵处理，封堵体将成为水工建筑物的重要组成部分，同围岩或混凝土共同承担内水压力，对水工建筑物的稳定安全运行起到至关重要的作用。
三、水工隧洞封堵体设计的依据和条件
我国颁布的《水工隧洞设计规范》（试行），《水工隧洞设计规范》中没有明确封堵体设计的具体要求，封堵体的设计基本按照经验公式进行计算。2002年对上述规范进行了修订，新规范SL279-2002对水工建筑物封堵体的设计提出了明确要求：“封堵体的位置应根据围岩的工程地质和水文地质条件、已有的支护和衬砌情况、相邻建筑物的布置和运行要求综合分析决定；封堵体的体型和长度应根据承受水压力的大小、地质条件、施工方法、封堵材料、运行要求，并考虑施工工期等综合各种因素分析研究。”
一般情况下，水工隧洞封堵体设计的原则和假定条件如下：1）封堵体属于永久建筑物，其设计标准与相应的水工建筑物相同；2）封堵体应安全可靠，稳定性和抗渗性必须满足工程使用要求和当地抗震要求，导流洞的封堵体应与大坝的防渗帷幕连接成整体；3）水压力（必要时可计入浮托力）是作用于封堵体上的唯一外荷载；4）封堵体是水头荷载沿周界产生静剪力的刚性体，剪应力沿周边均匀分布；5）堵头混凝土的抗压强度完全满足要求，只作抗滑稳定计算；？工程实际存在的地应力、灌浆压力、洞周的凹凸不平形成嵌槽剪力等作为安全储备，不参与计算；6）封堵体设计应考虑到施工技术水平、建筑材料和施工环境等因素的影响。7）封堵体设计还应考虑内水压力、围岩的爆破松动范围、施工工期等要求。
四、水工隧洞封堵体的设计研究
1.封堵体的位置
对于水工隧洞封堵体的位置确定，应该结合围岩工程的地质以及相应的水文情况，同时还要考虑已有的支护以及衬砌情况进行确定。我们根据封堵体所处的不同的位置，可以将封堵体分成支洞封堵以及主洞封堵两种。
（一）支洞封堵体的位置。进行支洞封堵体的位置确定，选择的余地一般比较大，但是，我们在进行支洞封堵的设计时必须要注意以下几个问题。首先是支洞和主洞的交叉口处不能出现较大的软弱夹层或者是破碎带。其次就是尽量不要将支洞的封堵体设计成永久性的建筑物。
（二）主洞封堵体的布置。在进行主洞封堵体的设置时，我们应该注意以下几个问题。首先要考虑地质条件，应该尽可能的将主洞的封堵体设置在地质条件较好的地方。其次是如何布置大坝防渗帷幕，如果该帷幕比较深，同时还同主洞交叉时，应该将主洞封堵体设置在大坝的帷幕线上，如果帷幕的深度和隧洞间隔较远时，就比较随意，但是，最好将其布置在上游位置。再次是是否要进行后期改建。如果导流隧洞同其他的隧洞出现结合，那么应该将封堵体尽可能的同永久性建筑物相结合设置。最后是要考虑其同相邻的建筑物之间的关系问题，进行封堵体的设置的时候，必须要符合相邻建筑物对于建筑结构的要求。
2.封堵体的体型选择分析
在进行封堵体的体型选择时，我们应该结合封堵体具体承受的水压力、施工的具体方法、封堵的材料以及相应的地质条件等条件进行，必须要保证安全，在这个前提下实现最大限度的超载能力。在进行体型的选择时，应注意以下问题。
（一）水头。对于中高水头的水工隧洞一般选择瓶塞式封堵体，具有较高超载能力，对于第水头的隧洞一般选择等截面柱状的封堵体。
（二）断面。方圆形的断面隧洞最好选择瓶塞式封堵体，有利于其进行混凝土的浇筑和灌浆，圆形的隧洞最好选择等截面柱状封堵体，有利于施工。
（三）施工。隧洞施工的工期较短，因此应该选择体型较为简单的封堵体进行。
3.封堵体的荷载主要有渗透压力、水压力以及自重等，当然还有综合围压，对于综合围压主要体现在以下几个方面。
首先是围岩压力重分布。在进行施工后，就会出现第一次的重分布，通常表现为切向应力加大而径向的应力减小，而在洞壁处应力为零。一旦洞室封堵蓄水，周边的岩石就会处于饱和状态，使得围岩应力出现变化，就会造成洞的周围出现变形，此时就会出现第二次的压力重分布，而这一次就会使封堵体承受一定的围岩压力。
其次是灌浆应力。将封堵体设计完成后，就要进行回填灌浆，有可能还要进行第二次的灌浆，有时候还会进行固结灌浆和接触灌浆，一旦灌浆，就会在封堵的周围产生一定的径向应力，这样就会使封堵体和围岩之间出现弹性抗力进行相互作用，这就是灌浆应力产生的巨大影响。
4.封堵体的设计等级及设计原则
封堵体的设计等级主要与挡水时充当的作用有关。充当坝体作用的封堵体，其设计等级应与坝体保持一致，过坝涵洞封堵体实际上是坝体的一部分，导流隧洞主洞封堵体尽管上游有衬砌结构和闸门保护，但其设计水位一般都比大坝的设计水位低，其作用一般不予考虑，因此导流隧洞主洞封堵体仍是大坝的一部分。充当围岩作用的封堵体应与所在主洞的建筑物设计等级保持一致。充当围堰作用的封堵体，其建筑物设计等级一般为二级，但当拦洪库容超过1.0亿；立方米时，建筑物设计等级应提高一级，按三级建筑物设计。
五、封堵体的防渗处理
隧洞封堵后的渗漏由三个方面原因造成：1）地质情况复杂，堵头周围的岩体存在漏水通道和较发育的渗水裂隙。2）堵头周界（特别是顶部）存在贯通的缝面。3）在压力水头作用下堵头本身和其一定范围内围岩的渗水。通常由前两种原因引起的漏水量比较大，必须通过工程措施进行处理。将导流隧洞堵头布置在防渗帷幕处，就是为了防止由于地质情况没有查明引起渗漏量大时，可以通过加深帷幕来封堵岩石中的裂隙。压力水头作用形成的渗流流量较小，不会在堵头和周围的岩石引起失稳破坏，水头的压力作用形成渗流的渗流量一般情况下是比较小的，混凝土封堵体和周围岩石不会引起结构性破坏，因此通常是根据水力梯度的大小，经过试验和计算对封堵混凝土提出一定的抗渗指标要求。当然封堵体本身出现质量问题而导致的渗水问题，需根据各工程的实际情况选择合适的处理方案。
六、结束语
综上所述，加强对水工隧洞封堵体设计的研究分析，对于其良好设计效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的实践中，应该加强对水工隧洞封堵体设计的重视程度，并注重其具体设计实施方案的科学性。
参考文献：
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