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        漩水水庫連通工程設計與施工

        2017-03-25 05:13:09
        湖南水利水電 2017年1期
        關鍵詞:明渠箱涵隧洞

        (張家界市永定區(qū)水利建設項目管理中心張家界427000)

        漩水水庫連通工程設計與施工

        龔 娟 胡學周

        (張家界市永定區(qū)水利建設項目管理中心張家界427000)

        漩水水庫原輸水設施(明渠段)多次被兩側(cè)崩岸土體掩埋,庫水將土體長年浸泡呈淤泥狀,針對其特殊性,文章就如何展開水庫連通提出相應的連通設計和箱涵施工處理方案。

        水庫連通箱涵方案

        漩水水庫位于張家界市永定區(qū)三家館鄉(xiāng)漩水村境內(nèi),是一座以灌溉為主,兼有防洪、養(yǎng)魚、供水等綜合效益的小(Ⅰ)型水庫工程。水庫控制集雨面積2.52 km2,總庫容224.79萬m3,正常庫容180.10萬m3。水庫主、副壩壩型為粘土心墻土壩。主壩最大壩高11.5 m,壩頂軸長78 m,壩頂寬12 m,壩底寬81.22 m,壩頂高程562.0 m。副壩壩高8.26 m,壩頂軸長85 m,壩頂寬4 m,壩底寬47.87 m。溢洪道位于主大壩的左端,斷面尺寸B×H=4.0×2.50 m,堰頂高程559.50 m。水庫輸水設施分為主壩放水涵管和庫尾明渠與隧洞結(jié)合放水。

        1 工程現(xiàn)狀

        漩水水庫位于永定區(qū)嚴重干旱鄉(xiāng)鎮(zhèn)之一的三家館鄉(xiāng),其主要功能為農(nóng)田灌溉用水和集鎮(zhèn)飲水工程供水。水庫主要放水設施是通過385.5 m明渠連通456 m隧洞(為漿砌石無壓隧洞,斷面尺寸B×H= 1.2×1.8 m,型式為圓拱直墻型)進行放水灌溉和供水,其中稻田灌溉面積306.67 hm2(4 600畝),供水人數(shù)達9 037人(三家館鄉(xiāng)水廠5 700人,尹家溪鎮(zhèn)馬兒山水廠3 337人)。目前主壩放水底涵運行正常,但由于庫尾明渠兩邊岸坡極不穩(wěn)定,多次崩坎,致使放水明渠至放水隧洞進口沿線全部被掩埋,掩埋深度超過8 m,平均深度約在5 m左右,平均寬度11 m,放水隧洞無法正常發(fā)揮灌溉和供水效益,抗旱期間只能通過抽水到隧洞進口維持集鎮(zhèn)供水,農(nóng)田灌溉無法開展,嚴重影響到當?shù)鼐用裆詈凸喔日S盟?。為解決這一問題,采用連通方案為新建385.5 m鋼筋混凝土箱涵和放水隧洞連接,箱涵基礎采用松樹樁基。

        2 連通工程設計

        (1)進水口設計。現(xiàn)有放水閘位于庫尾放水明槽與放水隧洞結(jié)合部,原放水隧洞允許最大流量為1.20 m3/s,本次設計將放水閘門置于放水箱涵的進口,采用雙向轉(zhuǎn)動閘門Φ400 mm,閘門底板高程555.80 m。一次性開啟,按孔口出流公式計算:

        經(jīng)計算,放水流量Q=0.5 m3/s〈允許最大流量1.20 m3/s,同時滿足灌溉供水的需水要求。

        啟閉機臺采用C20混凝土現(xiàn)澆,并布構(gòu)造鋼筋。在山體右岸臺地設啟閉室,啟閉室地面高程562.0 m,啟閉室采用磚混平頂結(jié)構(gòu),啟閉室建房點尺寸為3.76 m×2.76 m,凈高2.9 m,閘門啟閉采用型號為SJ-3的1臺3 t手搖式啟閉機,啟閉室門窗采用普通木門窗。具體詳見設計圖紙。

        (2)放水箱涵設計。新建385.5 m C25鋼筋混凝土箱涵與放水隧洞緊密連接,基礎采用松樹樁基(由于該段明渠長年集水,土質(zhì)呈液態(tài)淤泥狀),梅花型布置,間距為1.0 m×1.0 m,樁基平均深度1.5 m,最深2 m,松樹樁直徑為(150~200)mm,梅花型布置。樁基面上采用鋪M7.5漿砌塊石結(jié)構(gòu),厚500 mm,面上砂漿找平,兩側(cè)設臨時排水溝,崩坎堆積體開挖坡面為1∶1.5~1∶3,開挖土體全部外運。

        放水箱涵斷面尺寸初擬為1.0 m×1.0 m,按明渠均勻流公式進行計算:

        式中

        Q——流量(m3/s);

        B——箱涵凈寬,1 m(初步擬定);

        底坡i=1/1 000,糙率n=0.017。

        按上式推算得:Q=1.59 m3/s〉1.2 m3/s,則初擬箱涵斷面尺寸滿足要求,但為了便于施工,本次設計箱涵凈斷面尺寸為1.6 m×1.8 m(寬×高)。

        放水箱涵為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),混凝土厚250 mm,配構(gòu)造筋,斷面尺寸凈寬1.6 m×1.8 m,箱涵坡降為1/1 000。為防止混凝土干縮和溫度應力而產(chǎn)生裂縫,沿洞軸線應設置橫向伸縮縫(變形縫),間距15 m,采用Ω型紫銅片止水,止水銅片厚1.2 mm,U型高75mm,寬30mm,伸入混凝土厚度260mm。止水帶中心線應和變形縫中心線重合,止水帶不得穿孔或用鐵釘固定;寬度和材質(zhì)的物理性能應符合設計要求。

        每隔100 m設一檢查孔,檢修孔寬1.0 m×1.0 m,采用M10漿砌磚襯砌,設預制混凝土蓋,檢修孔內(nèi)設爬行鋼梯。

        松樹樁承載能力計算:

        式中fk——墊層底面處軟弱土層的承載力標準值(kN/m2);

        ηb、ηd——分別為基礎寬度和埋深的承載力修正系數(shù);

        b——基礎寬度(m);

        d——基礎埋置深度(m);

        γ——基底下底重度(kN/m3);

        γo——基底上底平均重度(kN/m3)。根據(jù)以上公式驗算,其松樹樁基完全能滿足鋼筋混凝土箱涵的基礎要求。

        (3)放水箱涵和隧洞結(jié)合部處理。原放水隧洞進口段為干砌塊石襯砌,本次設計為便于與箱涵緊密接合,對原干砌塊石進行拆除,采用1.2 m×1.8 m城門洞型C25鋼筋混凝土襯砌,結(jié)合部為C25鋼筋混凝土漸變段。

        3 新建箱涵施工

        (1)土方開挖。由于原明渠被兩岸崩坎多次掩埋,掩埋最大深度在10 m左右,開挖邊坡在1∶1.5~1∶3.0之間。樁號0+000~0+114 m段、0+114~0+285 m段表面堆土體松軟,可采用挖機外運至棄碴場進行堆棄,0+285~0+385 m段常年積水,無法采用挖機進行開挖,本次施工采用水力沖挖機組進行淤泥清運。水力沖挖機組是將表面粗礫碴土清運完成后即可對淤泥區(qū)進行分塊分段用水力進行沖挖。水力沖挖的施工原理是模擬自然界水流沖刷原理,借水力作用來進行挖土、輸土、填土,即水流經(jīng)高壓泵產(chǎn)生壓力,通過水槍噴出一股密實的高速水柱,切割、粉碎土體,使之濕化、崩解,形成泥漿和泥塊的混合,再由立式泥漿泵及其輸泥管吸送。本工程的水力沖挖采用江蘇泰興產(chǎn)水力挖塘機組進行,該機組主要由三部分組成:立式泥漿輸泥系統(tǒng),包括立式泥漿泵、浮體、場內(nèi)輸泥硬管和橡膠管;清水沖泥系統(tǒng),包括清水泵、輸水管、沖水槍;配電箱系統(tǒng),包括配電箱、防水電纜等。泥漿泵將泥漿收集、泵送至集漿池進行初步沉淀以提高泥漿濃度,以利于提高高壓漿泵的加壓和輸送效率。高壓泥漿泵的選型應結(jié)合日需工作量及泥漿泵的輸送量進行考慮,既能滿足工期要求,又能及時將泥漿抽出防止泥漿漫溢出集漿池。水力沖挖機組所需380 V電源可從庫區(qū)三廂四線電源線組搭接,采用防水電纜,水平距離200 m。

        (2)基礎及混凝土施工?;A應采用松樹樁基,梅花型布置,采用M7.5漿砌塊石襯砌厚500 mm面上砂漿找平。如遇局部基礎無法清淤徹底,可采用先樁基后再拋填塊石碾壓,M7.5漿砌塊石襯砌厚500 mm面上砂漿找平。混凝土的配合比通過試驗確定,綜合分析骨料級配、砂率、混凝土和易性、最小用水量、外加劑的摻量的關系經(jīng)批準后使用?;炷敛捎?.4 m3移動式拌和機拌制。施工前,結(jié)合本工程實際,檢驗拌和設備的性能,發(fā)現(xiàn)問題及時更換設備,施工中經(jīng)常檢驗混凝土的均勻性、適宜的拌和時間、衡器的準確性、機器及葉片的磨損程度等。嚴格按批準的配料單操作,稱量偏差不能超過規(guī)定值?;炷涟韬蜁r,每班進行3~4次原材料配合比檢查。

        混凝土拌制擬在混凝土拌和站集中拌制,混凝土在拌制成成品料后,用手推車運輸?shù)绞┕さ攸c入倉,人工平倉,混凝土振搗采用高頻振搗器,振搗按序進行,快插慢拔,不漏振或過振,以混凝土表面不顯著下沉,不出現(xiàn)氣泡,并開始泛漿為結(jié)束標準。

        混凝土初凝后采用高壓水槍沖毛,并及時搞好養(yǎng)護。混凝土澆筑前搞好表層清洗工作,清除表層積水,施工縫面按要求鋪設(2~3)cm水泥砂漿。

        (3)模板與支撐。所有模板的原材料供應、儲存、設計、制作、安裝支撐及拆除按照《SL 677-2014水工混凝土施工規(guī)范》的規(guī)定進行。在施工中根據(jù)進度,配備足夠周轉(zhuǎn)的模板及支撐。模板安裝前,對其進行清洗,清除表面干砂漿或雜物,并涂刷石蠟。模板固定必須穩(wěn)靠,滿足強度,抗傾覆要求;模板之間接縫平整嚴密。模板在混凝土強度達到2.5MPa后予以拆除。

        (4)鋼筋制安。鋼筋由技術(shù)人員根據(jù)圖紙開出鋼筋加工單,注明加固型號、下斜長度、加工型式、數(shù)量、使用部位和時間,在鋼筋加工廠進行切割、彎曲、成型,然后入工抬運至施工部位,按照設計圖紙和施工規(guī)范進行連接、綁扎、焊接。施工用的鋼筋必須有質(zhì)量保證書或試驗報告單,進場時按批量進行抽樣試驗,合格的按級別、規(guī)格等分別堆放,并用標識予以區(qū)別,嚴格遵守先檢后用的原則。

        4 結(jié)語

        該水庫明渠段由于兩側(cè)山體存在岸坡不穩(wěn),多次崩岸,且?guī)焖畬⑼馏w長年浸泡呈淤泥狀,為防止連通后該水岸坡崩坎對其再次淤塞,采用C25混凝土箱涵與放水隧洞進行連通,能有效防止側(cè)槽兩岸山體再次崩岸對其淤堵,而松樹樁基與周圍的土體形成復合基礎,提高了原基礎的承載力,增加穩(wěn)定性,減少基礎變形和基礎開挖深度。其方案技術(shù)上是可行的,從而保證了三家館鄉(xiāng)骨干水庫的灌溉和集鎮(zhèn)供水效益。

        2016-10-16)

        龔娟(1976-),女,工程師,主要從事水利工程設計工作,手機:13974419403,E-mail:gongjuan0625@126.com。

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