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        東升水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程措施簡(jiǎn)述

        2014-08-15 00:48:19暢海燕
        山西水利 2014年4期
        關(guān)鍵詞:壩坡側(cè)墻涵洞

        暢海燕

        (運(yùn)城市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,山西 運(yùn)城 044000)

        1 工程概況

        東升水庫(kù)位于芮城縣西陌鎮(zhèn)北4km處的東升村是一座以防洪、灌溉為主的小(一)型水庫(kù)。設(shè)計(jì)灌溉面積666.7hm2,保護(hù)范圍包括東升、東滑等12個(gè)村6500人、533.3hm2耕地以及風(fēng)平公路等。原設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇設(shè)計(jì),300年一遇校核??値?kù)容155萬(wàn)m3。水庫(kù)樞紐工程由大壩、溢洪道、臥管及放水涵洞四部分組成。

        2 存在問(wèn)題

        2009年12月,經(jīng)省水利廳組織核查,鑒定該壩為Ⅲ類壩,主要存在以下問(wèn)題:一是壩體填土質(zhì)量較差,大壩上游沒(méi)有護(hù)砌,壩坡有裂縫及塌坑,左岸壩肩有塌陷,下游壩坡無(wú)排水設(shè)施且有沖溝。二是溢洪道涵洞斷面太小,無(wú)法滿足行洪要求。三是灌溉涵洞部分倒塌,不能正常運(yùn)行。四是水庫(kù)無(wú)滲流、位移、降雨量、庫(kù)水位、洪水預(yù)報(bào)等必要的工程及水文觀測(cè)設(shè)施。

        3 除險(xiǎn)加固措施

        3.1 大壩加固設(shè)計(jì)

        3.1.1 現(xiàn)狀大壩滲流及抗滑穩(wěn)定分析

        壩體浸潤(rùn)線逸出點(diǎn)的最大水力坡降為0.28,小于允許值0.47,壩基最大水力坡降為0.48,小于允許值0.5,判定壩體、壩基滲透均穩(wěn)定。各種計(jì)算工況上游壩坡安全穩(wěn)定系數(shù)均大于規(guī)范要求值的1.25,正常蓄水位及正常蓄水位+Ⅶ度地震計(jì)算工況下游壩坡安全穩(wěn)定系數(shù)均小于規(guī)范要求值,判定下游壩坡不穩(wěn)定。

        根據(jù)判定結(jié)果,需對(duì)大壩進(jìn)行加固處理。

        3.1.2 上游壩坡防滲加固處理

        現(xiàn)狀上游壩坡最陡坡比為1∶2.2,且壩面存在多處裂縫及塌坑,直接影響大壩的安全運(yùn)行。鑒于此,經(jīng)對(duì)擬定斷面比較及滲流與抗滑穩(wěn)定計(jì)算,確定大壩上游壩坡坡比為1∶3。本次壩坡施工首先進(jìn)行清基,清基厚度0.5m,將現(xiàn)有壩坡上的雜草灌木及腐殖土清除干凈,然后將壩坡按設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)填及削坡。在壩坡補(bǔ)填及削坡的同時(shí),對(duì)壩體上的孔穴、塌坑及裂縫全斷面徹底挖除并重新回填黏土夯實(shí),最后進(jìn)行培厚處理。壓實(shí)度不低于95%。壩坡整平后自上而下設(shè)30cm厚干砌石護(hù)坡,20cm厚砂礫石和15cm厚粗砂墊層,下鋪二布一膜復(fù)合土工布,護(hù)坡坡腳伸入淤積層以下1.0m。

        3.1.3 下游壩坡加固處理

        現(xiàn)狀下游壩坡最陡坡比為1∶1.8,本次對(duì)下游壩坡進(jìn)行培厚放緩處理,分3段,高程25m以上坡度為1∶2.5,馬道寬 2.5m;高程 25~13m 坡度為 1∶2.5,馬道寬2.8m;高程13m以下坡度為1∶3,下游壩坡采用草皮護(hù)坡。

        為防止暴雨沖刷壩肩和下游壩坡,將水排至壩腳外,在下游壩坡與岸坡結(jié)合處布設(shè)橫向排水溝,在下游兩處馬道各設(shè)一縱向排水溝,并與壩坡橫向排水溝相連。排水溝采用現(xiàn)澆C20混凝土結(jié)構(gòu),縱、橫向排水溝均為矩形,橫斷面尺寸0.3m×0.3m,側(cè)墻及底板厚0.1m,每隔4m設(shè)一道伸縮縫,縫內(nèi)采用聚氯乙烯膠泥填塞,表層2cm采用1∶1∶4瀝青水泥砂漿封口。下游坡腳縱向排水溝為梯形,底寬0.5m,高0.5m,邊坡1∶1,厚0.3m。臺(tái)階布置于下游壩坡樁號(hào)0+090處,寬1m,為現(xiàn)澆C15混凝土結(jié)構(gòu)。

        為將浸入的水引入下游,降低壩身浸潤(rùn)線,防止?jié)B透破壞,增加下游壩坡穩(wěn)定性,壩下游坡腳增設(shè)貼坡排水,壩坡按設(shè)計(jì)斷面整平后自上而下設(shè)30cm厚干砌石,30cm厚砂礫石和30cm厚粗砂墊層,砌筑石塊應(yīng)緊密嵌緊。

        3.2 溢洪道改造設(shè)計(jì)

        溢洪道為豎井式,豎井進(jìn)口樁號(hào)0+028,暗渠段緊鄰沿山公路,位于其右側(cè)。距進(jìn)口28m處出現(xiàn)淤泥堆積,垮塌現(xiàn)象,暗渠段側(cè)墻不滿足公路荷載,坍塌損毀嚴(yán)重,溢洪道無(wú)法正常泄洪,急需改造。

        經(jīng)實(shí)地量測(cè)及方案比較,本次設(shè)計(jì)方案為:0+000—0+028段維持原線路,按設(shè)計(jì)斷面修復(fù)襯砌,并將豎井進(jìn)口拆除回填夯實(shí),回填土壓實(shí)度不小于95%,原豎井處溢洪道底板以下2m用M7.5水泥砂漿砌塊石回填,與本次修復(fù)襯砌同時(shí)進(jìn)行。0+028—0+253為改線段,位于原溢洪道暗渠右側(cè),左側(cè)墻距原涵洞右側(cè)墻5m。0+253—0+345為原泄槽段,此段基本完好,只進(jìn)行砌體勾縫。

        溢洪道總長(zhǎng)345m,0+038—0+182段為深挖方且芮城沿山公路通過(guò),采用蓋板涵,橋面凈寬8.0m,蓋板采用預(yù)制C25鋼筋混凝土。其余為開(kāi)敞式。

        溢洪道由進(jìn)口引渠段、控制段、泄槽段三部分組成。引渠段長(zhǎng)16.0m,采用扭曲面與控制段相連,進(jìn)口底寬14.0m,出口底寬3.5m。現(xiàn)狀為土質(zhì)渠道,為防止沖刷,采用M7.5水泥砂漿砌塊石進(jìn)行護(hù)砌??刂贫伍L(zhǎng)12.0m,斷面為矩形,底寬3.5m,高3.5m,底板及擋土墻均采用M7.5水泥砂漿砌塊石砌筑,底板襯砌厚度0.5m,擋土墻頂寬0.5m,底寬1.5m,基礎(chǔ)厚0.9m,墻趾、墻踵長(zhǎng)0.6m。泄槽段長(zhǎng)317m,改線段過(guò)水?dāng)嗝鏋榫匦?,底板及?cè)墻均采用M7.5水泥砂漿塊石砌筑,底板襯砌厚度0.5m,擋土墻頂寬0.5m,底寬1.5m,基礎(chǔ)厚0.9m,墻趾、墻踵長(zhǎng)0.6m。樁號(hào)0+028—0+247 段坡比 1∶100,底寬 3.0m,其中 0+028—0+043段,側(cè)墻高 3.5~3.0m;0+043—0+247段側(cè)墻高3.0m。0+247—0+253段為彎道,底寬3.0m,高3.0~1.3m。0+253—0+345段為原泄槽修復(fù)段,過(guò)水?dāng)嗝鏋榫匦?,底板及?cè)墻均采用M7.5水泥砂漿塊石砌筑,底板厚度0.5m,擋土墻為直立,寬0.5m。泄槽段每隔15m設(shè)一道橫向沉降縫,底板與擋土墻間設(shè)縱向沉降縫,縫寬2cm,縫內(nèi)采用聚氯乙烯硬質(zhì)泡沫板填塞,表層2cm采用1∶1∶4瀝青水泥砂漿封口。為防止沖刷,在泄槽末端設(shè)長(zhǎng)35m、寬13m的鉛絲籠石段。

        3.3 臥管設(shè)計(jì)

        此次設(shè)計(jì)將臥管及消力池拆除重建,鑒于庫(kù)內(nèi)淤面抬升,臥管最低一級(jí)放水口須位于淤面以上。

        臥管布設(shè)在大壩上游右側(cè)岸坡,縱坡1∶2,臥管斜長(zhǎng)41.59m,沿底板距頂部14m處設(shè)一道齒墻,以增加其穩(wěn)定性。每級(jí)臺(tái)階高差0.5m,總高差21m,共布設(shè)36個(gè)臺(tái)階,第一級(jí)放水孔高程15.5m,通氣孔一臺(tái)高程31m。臥管斷面為矩形,其斷面尺寸為0.6m×0.7m(寬×高),底板及側(cè)墻采用M7.5水泥砂漿砌塊石砌筑,側(cè)墻寬0.4m,基礎(chǔ)厚0.4m,臺(tái)管蓋板為預(yù)制C20鋼筋混凝土板,放水孔徑200mm。臥管軸線與涵管軸線夾角為60°。

        為使水流平順進(jìn)入涵管,在臥管末端與涵洞連接處設(shè)消力池。池寬2m,長(zhǎng)3.5m,高3.2m,涵洞低距池底1.1m。底板及側(cè)墻采用M7.5水泥砂漿砌塊石,池底板厚0.8m,側(cè)墻頂寬0.6m,底寬1.9m,墻趾0.6m;池頂蓋板為預(yù)制C25鋼筋混凝土板,板厚30cm。

        3.4 放水涵洞設(shè)計(jì)

        放水涵洞為無(wú)壓拱涵,縱坡1/250,底寬1.0m,高1.5m,砌石側(cè)墻厚0.4m,磚拱頂0.3m,底板厚0.15m,經(jīng)對(duì)原斷面復(fù)核,過(guò)水流量滿足設(shè)計(jì)要求。本次改造設(shè)計(jì)內(nèi)容為:修復(fù)倒塌砌石側(cè)墻;底板采用現(xiàn)澆C20混凝土襯砌,厚0.1m,底板每隔5m設(shè)一道橫向伸縮縫,縫寬2cm,側(cè)墻及拱圈采用M10水泥砂漿抹面(厚2cm)。施工時(shí),底板、側(cè)墻需鑿毛,表面清洗干凈后進(jìn)行混凝土澆筑、抹面等。

        3.5 大壩觀測(cè)工程設(shè)計(jì)

        大壩表面變形觀測(cè)包括壩面沉降和水平位移觀測(cè)。觀測(cè)橫斷面共設(shè)3個(gè),樁號(hào)分別為0+030,0+060和0+090。每個(gè)橫斷面設(shè)4個(gè)觀測(cè)點(diǎn),上游壩坡正常蓄水位以上1個(gè),下游壩肩外3m處1個(gè),下游壩坡兩處馬道各1個(gè)。大壩兩岸測(cè)點(diǎn)的延長(zhǎng)線布置2個(gè)起測(cè)基點(diǎn),測(cè)點(diǎn)兼作水平位移和沉降位移觀測(cè)測(cè)點(diǎn)。在下游1km范圍內(nèi)布設(shè)2個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)。

        4 結(jié)論

        通過(guò)除險(xiǎn)加固,東升水庫(kù)大壩上下游壩坡的滲漏和安全問(wèn)題得到了解決,確保了水庫(kù)的安全運(yùn)行,充分發(fā)揮了大壩的防洪效益和灌溉效益,對(duì)促進(jìn)受益區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展起到了巨大作用。

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