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        九龍水庫(kù)引水建筑物的設(shè)計(jì)與布置

        2014-04-02 19:12:12濤,馮
        黑龍江水利科技 2014年4期
        關(guān)鍵詞:取水口消力池涵洞

        黃 濤,馮 華

        (黑龍江省八五四農(nóng)場(chǎng)水務(wù)局,黑龍江虎林158403)

        1 引水建筑物的設(shè)計(jì)與布置

        九龍水庫(kù)引水導(dǎo)流洞主要功能為工業(yè)供水和環(huán)境供水,兼有在水庫(kù)施工期間施工導(dǎo)流的作用。供水最大引用流量0.848 m3/s,施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量為35.54 m3/s。

        引水建筑物的布置,需要對(duì)左岸與右岸進(jìn)行方案比較。如果布置在右岸,則輸水管線需要穿過(guò)鐵路路基,勢(shì)必會(huì)對(duì)鐵路路基造成一定的影響。最后選定在左岸布置引水建筑物,輸水管線可以從鐵路橋橋孔通過(guò)。引水建筑物布置在左岸,溢洪道的右側(cè),輸水管線不需跨河,輸水管線短。本著開挖小、引水洞基礎(chǔ)盡量落在基巖上的原則,將引水洞軸線選在壩軸線的0+122.54 m樁號(hào)處,并使洞軸線與壩軸線垂直。

        引水導(dǎo)流洞工程主要包括進(jìn)口引渠、取水口、涵洞、交通橋、消力池、海漫、出水管等部分。

        1.1 進(jìn)口引渠

        引渠全長(zhǎng)42.25 m,底寬15 m,邊坡1:1,設(shè)計(jì)坡降1:17.65,引渠與河道平順連接。取水口兩側(cè)采用混凝土弧型擋土墻兼做導(dǎo)流墻,半徑15 m,圓心角72°,使進(jìn)水口形成良好的進(jìn)水條件,底板采用混凝土底板。

        進(jìn)水渠兩側(cè)采用50 cm厚的漿砌塊石護(hù)砌,下面鋪設(shè)20 cm厚的碎石墊層,20 cm厚的粗砂墊層。進(jìn)水渠底采用漿砌塊石護(hù)砌厚50 cm,在卵石混合土地面上鋪設(shè)一層碎石墊層厚20 cm。

        1.2 取水口

        1.2.1 設(shè)計(jì)原則

        考慮施工導(dǎo)流及施工圍堰,取水口設(shè)計(jì)成塔式取水口,取水口距壩軸線67.9 m。取水口段長(zhǎng)12 m,主要由閘門及攔污柵的布置所決定,清污機(jī)工作需要攔污柵傾斜一定的角度,所以設(shè)計(jì)攔污柵與水平面的交角為85.5°。

        取水口段寬度為5.9 m,根據(jù)施工導(dǎo)流水位和流量確定導(dǎo)流進(jìn)水口底坎高程為255.20 m,閘孔尺寸為2.3 m×2.3 m×1孔。

        壩前設(shè)計(jì)洪水位293.47 m與死水位265.00 m之差28.47 m。根據(jù)分層取水原則及供水實(shí)際情況確定分2層取水,第1層取水口頂高程為273.50 m,第2層取水口頂高程為264.00 m,各層取水閘門孔口尺寸均為2.3 m×2.0 m×1孔。

        運(yùn)用期根據(jù)庫(kù)區(qū)不同水位,分別開啟不同部位閘門引水。

        1.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        塔式取水口由底板、邊墩、胸墻及閘門共同組成一封閉式取水口。在供水閘門前設(shè)攔污柵。閘門后設(shè)排氣孔。取水塔啟閉平臺(tái)高程與壩頂高程同高,為295.50 m,在壩頂與取水塔啟閉平臺(tái)之間設(shè)交通橋,橋?qū)?.5 m,橋面板由混凝土柱支承,交通橋混凝土柱基礎(chǔ)坐落在涵洞兩側(cè)邊墻上,啟閉平臺(tái)上設(shè)有排架,排架上放置卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī),滿足閘門啟閉要求[1]。

        1.2.3 取水塔防凍處理

        冬季取水塔周圍水面冰層會(huì)產(chǎn)生很大的冰壓力,因?yàn)殚l門不能承受冰壓力,并且過(guò)大的冰壓力會(huì)威脅到取水塔的穩(wěn)定,所以需要考慮融冰或破冰措施。

        1.3 涵洞

        涵洞施工期主要功能是施工導(dǎo)流,施工導(dǎo)流流量35.54 m3/s,運(yùn)用期主要功能為工業(yè)供水和環(huán)境供水,最大引用流量0.848 m3/s。所以根據(jù)施工導(dǎo)流流量及壩斷面形式擬定涵洞長(zhǎng)157.00 m,斷面尺寸由2.3 m×2.3 m×1孔混凝土方涵漸變?yōu)橹睆溅?2.2 m混凝土圓涵,根據(jù)庫(kù)區(qū)死水位及地質(zhì)剖面圖確定涵洞進(jìn)口底板頂高程為255.20 m,設(shè)計(jì)出口底板頂高程254.00 m,設(shè)計(jì)比降為1∶131。因該涵洞位于壩下,為防止不均勻沉陷,將涵洞底板以下的卵石混合土及強(qiáng)風(fēng)化巖層全部清除,直到弱風(fēng)化基巖,其間回填素混凝土。

        為增大涵洞與黏土心墻接觸面積,考慮受力條件將與黏土心墻接觸的涵洞邊壁放緩,頂厚1.0 m,根部厚1.2 m。

        1.4 交通橋

        壩頂與取水塔啟閉平臺(tái)之間設(shè)交通橋,橋面高程為 295.50 m,橋面寬 4.5 m,橋長(zhǎng) 65m,每跨長(zhǎng)13 m,共分5跨。

        橋面采用預(yù)制混凝土空心板梁,面層澆注瀝青混凝土。橋面板由混凝土排架柱支承,排架柱基礎(chǔ)落在涵洞兩側(cè)邊墻上,排架柱直徑分別為1.20 m、1.00 m。

        1.5 出口消能防沖設(shè)計(jì)

        在施工導(dǎo)流期,涵洞出口需接消力池,再接海漫段,然后接下游河道。施工導(dǎo)流完成后,在涵洞出口處設(shè)置閘閥段。所以需綜合考慮消力池與閘閥段的設(shè)計(jì)。

        消力池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),消力池寬度為15 m,從涵洞出口到消力池末端長(zhǎng)度為10 m。海漫為塊石、礫石、粗砂結(jié)構(gòu),塊石厚30 cm,碎石厚20 cm,粗砂厚10 cm,海漫段寬度為15 m,長(zhǎng)度為10 m,邊坡為1∶1,海漫末端接入主河道。

        施工導(dǎo)流完成后,在原消力池的基礎(chǔ)上,修建閥門控制室。

        施工導(dǎo)流完成后,在閥門控制室下游接Φ=1.0 m的玻璃鋼管,滿足環(huán)境供水要求,玻璃鋼管的末端接到溢洪道的尾渠,利用溢洪道的尾渠導(dǎo)入下游。

        在閥門控制室出口處設(shè)置軟墊層,長(zhǎng)10 m,碎石20 cm,砂礫石10 cm,玻璃鋼管最后用土埋上。玻璃鋼管的出口用混凝土進(jìn)行護(hù)砌,出口底高程為253.90 m。

        施工導(dǎo)流完成后,涵洞出口處設(shè)閥門控制室??刂剖移矫娉叽?10.48 m×15.00 m,底板高程252.80 m,高10.80 m。室內(nèi)設(shè)偏心異徑管(DN2200X1000)與涵洞出口鋼法蘭連接。

        室內(nèi)布置2道電動(dòng)閘閥控制環(huán)境放流鋼管;布置1道電動(dòng)閘閥及1道電動(dòng)蝶閥控制工業(yè)供水鋼管;布置2條DN1000輸水鋼管,其中1條作為更換超聲波流量計(jì)時(shí)的備用鋼管。

        控制室外設(shè)流量計(jì)井,平面尺寸6.20 m×8.00 m,底板高程252.80 m,井高3.70 m,布置1臺(tái)DN1000超聲波流量計(jì),計(jì)量水庫(kù)出水。遠(yuǎn)期預(yù)留DN700法蘭與遠(yuǎn)期工業(yè)輸水管相接。

        2 結(jié)語(yǔ)

        在九龍水庫(kù)樞紐布置設(shè)計(jì)中,結(jié)合本工程開發(fā)的特點(diǎn),引水建筑物的壩下涵洞建基面置于弱風(fēng)化基巖,其間回填素混凝土,并將壩下涵洞與黏土心墻接觸的涵洞邊壁放緩,并在施工過(guò)程中嚴(yán)格要求,目前大壩已經(jīng)蓄水,此部位未出現(xiàn)滲漏點(diǎn),引水建筑物的布置是合理的。

        [1]朱索貴,朱萬(wàn)清,孫友臣,韓清科.宋集屯水庫(kù)引水建筑物設(shè)計(jì)施工中借個(gè)問(wèn)題的探討[J].黑龍江水利科技,1998,26(01):56.

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