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        墻夼水庫除險加固工程新建溢洪閘方案優(yōu)選

        2010-04-25 09:20:38王境之李繼業(yè)臧運存
        山東水利 2010年11期
        關(guān)鍵詞:凈寬閘室溢洪道

        王境之 ,李繼業(yè) ,臧運存

        (1.諸城市墻夼水庫管理局,山東 諸城 262300,2.諸城市石門水庫管理局 山東 諸城 262300)

        墻夼水庫是山東省重要的大型水庫,也是全省為數(shù)不多的幾座無閘控制的大型水庫之一,且該水庫為東西連環(huán)庫,水庫調(diào)洪計算較為復(fù)雜。該庫壩址又處于地震動峰值加速度0.2g區(qū),相應(yīng)地震烈度8度。該水庫的除險加固工程方案的比選在山東省水庫加固中具有代表性,而溢洪閘工程加固方案是整個工程加固設(shè)計的關(guān)鍵和重點,本文通過溢洪道加固方案及對樞紐加固總投資的影響分析,提出了經(jīng)濟合理的加固方案。

        1 工程概況

        墻夼水庫位于諸城市枳溝鎮(zhèn)墻夼村西南,濰河干流上游,水庫工程建于1959年10月,1960年8月竣工蓄水,是一座以防洪、灌溉為主,結(jié)合養(yǎng)殖、發(fā)電等綜合利用的大(2)型水庫,控制流域面積656km2?!叭槿ā焙硕ㄋ畮彀倌暌挥龊樗O(shè)計,PMP洪水校核,總庫容 3.28億 m3,興利庫容 8500萬 m3,死庫容194萬m3。主要包括東庫大壩、西庫大壩、溢洪道、東庫放水洞、西庫放水洞、水電站等部分。由于水庫始建標準低,工程質(zhì)量差,水庫蓄水后,僅進行了局部維修和加固,一直帶病運行,2007年4月經(jīng)安全鑒定,被評定為險庫,屬三類壩,同年,被列入國家病險水庫除險加固專項規(guī)劃。

        2 水庫存在的主要病險問題

        經(jīng)安全鑒定,墻夼水庫主要存在以下病險問題:東、西壩防浪墻基礎(chǔ)均未與防滲體緊密連接,水庫防洪能力不滿足規(guī)范要求;壩基存在嚴重的滲透變形問題;壩殼砂礫石相對密度低,存在地震液化可能。放水洞漿砌石廊道與壩體間存在接觸流失問題,危及大壩安全等。溢洪道基巖風化破碎,抗沖能力低,無消能工,退刷破壞嚴重,現(xiàn)有防沖設(shè)施不滿足要求。溢洪道未設(shè)閘,不能充分發(fā)揮工程防洪效益。溢洪道交通橋標準低,砼構(gòu)件碳化、裂縫嚴重,鋼筋裸露、銹蝕,橋臺沉降變形。東、西庫連通溝低水位時過水斷面不足,交通拱橋標準低。溢洪道工程不能安全運行。

        3 溢洪閘加固方案分析

        3.1 溢洪道建閘控制的必要性

        墻夼水庫是峽山水庫的上游水庫,大壩的安全與否對下游沿河人民生命財產(chǎn)的安全起著至關(guān)重要的作用。鑒于溢洪道的重要性及其存在的工程問題,急需對溢洪道進行加固處理,末端增加消能設(shè)施。因此,擬定以下兩個方案進行比較。

        3.1.1 不建閘方案與建閘方案比較

        1)不建閘方案。根據(jù)溢洪道現(xiàn)狀情況,不新建溢洪閘,維持開敞式溢洪道,根據(jù)調(diào)洪計算成果,工程布置如下:原溢洪道交通橋拆除,于橋址處新建8跨13m的交通橋,橋面凈寬7m,人行道寬1m,總寬9m。荷載等級為公路Ⅱ級。原溢洪道子槽拆除,新建鋼筋砼泄槽。溢洪閘上游引水渠段底寬100m,長190m,渠底高程為98.50m,樁號為0-190~0+000。其中0-100~0-40范圍內(nèi)渠底采用M10漿砌石護砌,0-40~0+000范圍內(nèi)渠底采用鋼筋砼鋪蓋,厚0.3m。兩岸邊坡采用M10漿砌石擋土墻護砌。0+000~0+079為鋼筋砼泄槽段,泄槽底寬 100m,0+000~0+044段底坡 1:100,0+044~0+079段底坡 1︰10,邊墻為鋼筋砼扶壁式擋土墻及鋼筋砼懸壁式擋土墻,墻頂至溢洪道頂部采用噴射砼護砌,泄槽末端接挑流鼻坎,鼻坎反弧半徑 25m,轉(zhuǎn)角 25°,后為沖坑段,出水渠邊墻采用M10漿砌石結(jié)構(gòu)。

        2)建閘方案。根據(jù)溢洪道現(xiàn)狀情況,擬在溢洪道上新建溢洪閘進行控制,并于閘上新建交通橋。工程布置詳見推薦方案(五孔閘方案)的工程布置。水庫建閘后控制溢洪道20年一遇洪水下泄流量為786m3,50年一遇洪水下泄流量為 1000m3,超過 50年一遇洪水,為確保大壩安全,溢洪閘閘門敞泄。

        3.1.2 蓄水量比較

        諸城市是在改革開放中迅速崛起的新興城市,用水量呈逐年增加的趨勢,遠期城市用水不滿足要求,在水資源十分寶貴的今天,建閘后水庫可以抬高1m的汛后水位,增加蓄水量近 2000萬 m3,相當于增加一個中型水庫,可增加效益360萬元。

        3.1.3 兩方案經(jīng)濟技術(shù)比選(見表1)

        表1 溢洪道方案比較表

        為充分發(fā)揮水庫效益,在確保水庫安全的情況下盡量減少水庫行洪下游河道的壓力,保護水庫下游人民的生命財產(chǎn)安全,充分合理的利用水資源,經(jīng)過以上經(jīng)濟技術(shù)比較,本次設(shè)計選用建閘方案。

        3.2 建閘方案擬定

        1)方案一:7孔閘方案:總凈寬70m,閘底板高程98.20m,每孔凈寬10.0m;

        2)方案二:5孔閘方案:總凈寬50m,閘底板高程95.50m,每孔凈寬10.0m;

        3)方案三:3孔閘方案:總凈寬36m,閘底板高程93.50m,每孔凈寬12.0m。

        3.3 泄流能力及洪水調(diào)節(jié)計算(見表2、3、4)

        表2 水庫設(shè)計洪水調(diào)節(jié)計算成果表(7孔閘)

        表3 水庫設(shè)計洪水調(diào)節(jié)計算成果表(5孔閘)

        表4 水庫設(shè)計洪水調(diào)節(jié)計算成果表(3孔閘)

        3.4 建閘方案布置

        1)方案一:在開敞式溢洪道上新建7孔溢洪閘,溢洪閘包括上游引水渠,閘室段,下游泄槽段,挑流消能段和下游河岸防沖護砌段。閘底板高程98.20m,閘墩頂高程108.80m,上游引水渠長 174m,閘室段長16.0m,下游泄槽段長45m,挑流段長22m。閘墩頂設(shè)鋼筋砼排架,機架橋頂高程113.80m,閘室下游端設(shè)5跨交通橋,交通橋凈跨10m,橋面凈寬7.0m??杀软椡顿Y:902.8萬元。

        2)方案二:在開敞式溢洪道上新建5孔溢洪閘,溢洪閘包括上游引水渠,閘室段,下游泄槽段,挑流消能段和下游河岸防沖護砌段。閘底板高程95.50m,閘墩頂高程 108.80m,上游引水渠長 174m,閘室段長16.0m,下游泄槽段長79.0m,挑流段長11.30m。閘墩頂設(shè)鋼筋砼排架,機架橋頂高程115.20m。閘室下游端設(shè)5跨交通橋,交通橋凈跨10m,橋面凈寬7.0m??杀软椡顿Y:1050.9萬元。

        3)方案三:在開敞式溢洪道上新建3孔溢洪閘,溢洪閘包括上游引水渠,閘室段,下游泄槽段,挑流消能段和下游河岸防沖護砌段。閘底板高程93.50m,閘墩頂高程 108.80m,上游引水渠長 174m,閘室段長16.0m,下游泄槽段長 85.0m,挑流段長 15.5m。閘墩頂設(shè)鋼筋砼排架,機架橋頂高程116.30m。閘室下游端設(shè)3跨交通橋,交通橋凈跨10m,橋面凈寬7.0??杀软椡顿Y:1178.5萬元。

        3.5 方案比較(見表5)

        表5 溢洪道建閘三方案比較表

        在表5三個方案中,方案一閘門擋水0.3m,擋水太低,對中小洪水的控制能力太差;方案三閘門擋水5.0m,擋水最高,但是閘墩高度太高對結(jié)構(gòu)抗震最不利。在滿足建閘要求的前提下本次設(shè)計選用投資適中的方案二。

        4 溢洪閘加固設(shè)計主要技術(shù)參數(shù)

        原溢洪道交通橋拆除,于橋址處新建溢洪閘,溢洪閘上游引渠段底寬56m,長250m,其中靠近鋪蓋段的60m范圍內(nèi)渠底采用M10漿砌石護砌,兩岸山坡采用M10漿砌石護砌。閘室上游兩側(cè)做圓弧翼墻,墻頂高程108.8m,形成裹頭,墻身伸入兩側(cè)山體基巖內(nèi),與兩側(cè)山體擋墻相連接,形成一個完整的防滲體系。閘室采用水平防滲,水平鋪蓋長30m,厚0.5m,底板高程95.50m。閘室邊墩用粘土回填,頂寬2m,邊坡1:1,與兩側(cè)壩體連接。新建溢洪閘為鋼筋砼結(jié)構(gòu),共5孔,每孔凈寬10m,總寬56m。閘室總長16m,閘底板頂高程95.5m,底板采用分離式結(jié)構(gòu)。大底板寬5.5m,厚1.5m,小底板寬 6.0m,厚 0.8m,閘墩頂高程108.8m,閘墩上游端為流線形,下游端為半圓形。工作閘門采用平板鋼閘門,檢修閘門采用疊梁式平面鋼閘門。機架橋頂高程115.2m,上設(shè)啟閉機房,為減輕結(jié)構(gòu)自重,有利于抗震穩(wěn)定,機房采用鋼筋砼框架、彩板圍護的輕型結(jié)構(gòu),閘上游設(shè)檢修便橋,寬1.5 m。機架橋的下游設(shè)交通橋,為簡支板型式,橋面頂高程108.8m,凈寬7.0m,交通橋中心線與壩軸線一致。 閘室兩側(cè)建有橋頭堡,磚混結(jié)構(gòu),條形基礎(chǔ),共2層。

        溢洪閘后接鋼筋砼泄槽段,泄槽底寬56m,0+000~0+044 段底坡 1:100,0+044~0+079 段底坡 1∶10,邊墻為鋼筋砼扶壁式擋土墻及鋼筋砼懸壁式擋土墻,泄槽末端接斜挑流鼻坎,經(jīng)多次模型試驗,確定鼻坎反弧半徑25m,轉(zhuǎn)角 25°,坎頂高程 92.97m,后為沖坑段,出水渠邊墻采用M10漿砌石結(jié)構(gòu)。

        5 結(jié) 語

        水庫加固設(shè)計中,溢洪閘工程是整個樞紐工程的關(guān)鍵和重點,它與大壩加固方案相互影響,相互制約,不僅影響工程的加固效果與加固投資,還直接關(guān)系水庫泄洪對下游沿河及庫區(qū)的淹沒影響,應(yīng)多方案綜合分析比較后確定最佳方案。

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