董新美，郝曉輝，楊大偉

（山東省水利科學(xué)研究院、山東省科苑水利勘察設(shè)計(jì)咨詢中心，山東 濟(jì)南 250014）

高密市王吳水庫溢洪道除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

董新美，郝曉輝，楊大偉

（山東省水利科學(xué)研究院、山東省科苑水利勘察設(shè)計(jì)咨詢中心，山東 濟(jì)南 250014）

分析了高密市王吳水庫存在的安全隱患，介紹了溢洪道除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及方法，包括進(jìn)水渠擴(kuò)挖與護(hù)砌、西溢洪閘拆除重建，新建鋼筋混凝土泄槽、消能防沖設(shè)施等。

王吳水庫；溢洪道；除險(xiǎn)加固；西溢洪閘

高密市王吳水庫位于膠河上游，控制流域面積為344 km2，總庫容6 684萬m3，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖、發(fā)電等綜合利用的中型水庫。根據(jù)工程安全檢測和建筑物安全復(fù)核結(jié)果，王吳水庫現(xiàn)狀溢洪道存在的主要安全隱患如下：東進(jìn)水渠上游淤積嚴(yán)重，進(jìn)水不暢；東溢洪閘無消能防沖設(shè)施；西溢洪閘底板、邊墩與機(jī)架橋墩強(qiáng)度不足，閘墩及底板存在貫穿性裂縫，消力池池長及底板厚度不滿足消能要求；泄槽部分淤積，斷面小，阻水嚴(yán)重，右岸僅局部進(jìn)行了護(hù)砌，砌石坍塌、破壞嚴(yán)重，且右岸高程低，不滿足泄洪要求；出水渠岸頂高程和下游防汛交通橋不滿足設(shè)計(jì)洪水要求。

1 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

1.1 進(jìn)水渠

東、西溢洪閘進(jìn)水渠長度均為180.0 m，樁號為0-180～0+000。其渠底為平底，東溢洪閘進(jìn)水渠渠底高程46.5 m，西溢洪閘進(jìn)水渠渠底高程48.0 m，底寬均為33 m。東、西溢洪閘樁號0+000～0-015段均為扭曲面過渡段，采用M10漿砌塊石結(jié)構(gòu)；0-015～0-180段均為梯形斷面，邊坡1∶1.5，高程53.5 m以下為M10漿砌塊石護(hù)坡，厚度為0.35 m，高程53.5 m以上采用生態(tài)護(hù)坡。西溢洪閘0-015～0+000段設(shè)C30鋼筋混凝土鋪蓋，厚0.4 m。

1.2 控制段

樁號0+000～0+019.5為控制段，長19.5 m，由重建西溢洪閘及原東溢洪閘組成。

1）西溢洪閘。重建后的西溢洪閘共3孔，單孔凈寬10.0 m，閘室總寬33.0 m，順?biāo)鞣较蜷L19.5 m，閘底板高程48.0 m。閘室共兩聯(lián)，中孔閘底板分縫，中墩厚1.5 m，邊墩頂寬1.2 m，底寬2.5 m；閘底板頂高程48.0 m，厚1.2 m。閘底板上、下游側(cè)設(shè)齒墻。閘墩頂高程56.4～55.6 m，閘墩上、下游端為半圓形。閘墩上設(shè)有排架、機(jī)架橋、檢修橋和啟閉機(jī)房，閘室下游側(cè)設(shè)交通橋，閘室右側(cè)設(shè)橋頭堡。檢修橋、機(jī)架橋均為現(xiàn)澆混凝土梁板結(jié)構(gòu)，檢修橋?qū)?.5 m，機(jī)架橋?qū)?.14 m。下游交通橋?qū)?.25 m，橋面高程56.48 m，采用11.5 m跨徑鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力空心板。橋頭堡采用鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。西溢洪閘工作閘門采用原10 m×5.6 m露頂式弧形鋼閘門，半徑為8.0 m；2×250 kN雙吊點(diǎn)固定卷揚(yáng)啟閉機(jī)。工作閘門上游設(shè)檢修閘門一套，采用10 m×1.7 m×3 m疊梁式平面滑動鋼閘門。為解決繞滲問題，在西溢洪閘兩側(cè)設(shè)刺墻，刺墻頂高程56.1 m，厚1.0 m，為C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，范圍為邊墩后寬4.0 m。

2）東溢洪閘。東溢洪閘兩側(cè)刺墻現(xiàn)狀頂高程52.85 m，高水位時存在繞滲可能。設(shè)計(jì)采用開槽回填黏土的方式接高防滲體，在刺墻頂部開槽，槽長13.4 m，底寬2 m，槽底高程51.85 m，頂高程56.40 m，槽內(nèi)回填黏土并壓實(shí)。

1.3 泄槽

西溢洪閘后0+049.7～0+360段、東溢洪閘后0+039.5～0+360段為新建泄槽段，平面上由彎道段及直線段組成，采用復(fù)式斷面，長320.5 m。泄槽采用50年一遇洪水設(shè)計(jì)，1 000年一遇洪水校核。邊墻底部左、右岸均采用衡重式擋土墻結(jié)構(gòu)，墻頂寬0.3 m，墻頂高程根據(jù)50年一遇水面線加超高確定。邊墻上部為梯形斷面，邊坡1∶1.5，采用M10漿砌石護(hù)坡，厚0.3 m。護(hù)坡頂高程根據(jù)1 000年一遇水面線加超高確定。

1.4 消能防沖設(shè)施

根據(jù)溢洪道水工模型試驗(yàn)成果，消能工采用兩級消力池消能。一級消力池位于西溢洪閘后樁號0+019.5～0+040段，斜坡段長12.0 m，總長30.2 m；池深1.7 m，底板高程45.15 m，兩岸墻頂高程52.0 m，池后坎頂高程46.85 m；底板、翼墻均采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。二級消力池位于樁號泄槽0+360～0+402段，斜坡段長15 m，水平段長27 m，總長42 m；池深2.0 m，底板高程38.4 m，兩側(cè)邊墻46.5 m高程以下直立，以上邊坡1∶0.5。底板采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，斜坡段厚0.8～1.33 m，水平段厚1.0 m。消力池邊墻采用C30扶壁式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，邊墻以上采用C30鋼筋混凝土護(hù)坡，厚0.4 m。底板及護(hù)坡底部均設(shè)錨桿，單根長4.0 m，間距1.5 m×1.5 m。

1.5 出水渠

樁號0+402～0+800段為出水渠，總長398.0 m，樁號0+415～0+517段平面上呈圓弧狀，轉(zhuǎn)彎半徑287.0 m，轉(zhuǎn)角21.6°。出水渠縱向底坡為0.001，采用梯形斷面，底寬40.0 m，兩岸巖石開挖邊坡1∶0.5，碎石土開挖邊坡1∶2。0+618～0+800段碎石土邊坡采用M10漿砌塊石護(hù)坡，邊坡1∶2，護(hù)砌高度3.5 m。

1.6 防汛交通橋

重建出水渠防汛交通橋軸線位于樁號0+618處，總長60.0 m，跨中間距10 m，共6跨，橋面凈寬7 m，總寬8.5 m，橋面高程47.71 m。上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板，下部結(jié)構(gòu)采用雙柱式墩臺、灌注樁基礎(chǔ)。橋址處河底高程40.2 m，上下游各50 m范圍內(nèi)均采用M10漿砌石護(hù)坡、護(hù)底。

2 閘室穩(wěn)定計(jì)算

西溢洪閘加固后共3孔，閘室共兩聯(lián)，中孔閘底板分縫，對稱布置，選擇其中的一聯(lián)進(jìn)行閘室穩(wěn)定計(jì)算。西溢洪閘閘室穩(wěn)定計(jì)算采用巖基上水閘抗滑穩(wěn)定公式進(jìn)行：

式中：K為抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f＇為基礎(chǔ)底板與地基之間的抗剪斷摩擦系數(shù)；C＇為基礎(chǔ)底板與地基之間的抗剪斷凝聚力；A為閘室基底面的面積；∑G為作用于閘室上的全部豎向荷載；∑H為作用于閘室上的全部水平荷載。

計(jì)算工況包括以下3種：1）正常擋水工況：上游水位52.85 m，下游水位48.0 m；2）施工完建期：上、下游無水，地下水位平閘底板底；3）地震工況：上游正常擋水位52.85 m遇地震。

西溢洪閘閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果見表1。由表1可知，西溢洪閘各計(jì)算工況時的閘室抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算值均大于規(guī)范允許值，說明西溢洪閘閘室穩(wěn)定滿足要求。

表1 西溢洪閘閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果

3 結(jié)語

王吳水庫溢洪道為兩個溢洪閘泄洪，且泄槽陡坡段位于彎道上，水流條件極為復(fù)雜，根據(jù)淮河水利委員會專家審查建議，專門進(jìn)行了溢洪道水工模型試驗(yàn)。在溢洪道除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，根據(jù)水工模型試驗(yàn)成果，對泄槽、消能防沖設(shè)計(jì)做了進(jìn)一步優(yōu)化，使設(shè)計(jì)成果更加科學(xué)、合理。目前，王吳水庫溢洪道險(xiǎn)加固工程施工基本完成，東、西溢洪閘汛期將按新的調(diào)度運(yùn)用方案進(jìn)行啟閉，水庫將充分保證下游高密市城區(qū)及5個鎮(zhèn)(街)的41.5萬人、3.33萬hm2農(nóng)田，以及膠濟(jì)鐵路、膠新鐵路、濟(jì)青高速公路、膠王公路、308國道等交通干線的防洪安全。

（責(zé)任編輯 崔春梅）

TV697

B

1009-6159（2017）-10-0042-02

董新美（1964—），女，研究員