王曉琪

(本溪泓源供水有限責(zé)任公司，遼寧 本溪 117000)

1 概 述

水庫(kù)工程建設(shè)對(duì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)平穩(wěn)具有重要的作用[1-2]。水庫(kù)工程的安全對(duì)下游居民的安全生產(chǎn)生活有較大的影響。水庫(kù)建設(shè)一般具有良好的防洪效果，溢洪道作為主要的防洪建筑物，其安全對(duì)水庫(kù)防洪效益的發(fā)揮有較大的影響[3-5]。早期修建的水庫(kù)溢洪道在長(zhǎng)期侵蝕沖刷作用影響下，溢洪道出現(xiàn)不同程度的破損現(xiàn)象，亟需采取加固治理措施，以保證溢洪道的泄洪作用，保證水庫(kù)效益的發(fā)揮。

2 溢洪道概況

劉大水庫(kù)溢洪道位于大壩右岸，總長(zhǎng)305 m。進(jìn)口段長(zhǎng)10.0 m，底板高程83.8 m?？刂贫螢轳劮逖?，控制段長(zhǎng)14.35 m，堰頂高程為84.85 m，總凈寬16.6 m，分2孔，每孔凈寬8.3 m，中墩厚2.0 m，邊墩厚1.5 m，墩頂高程為94.67 m。泄槽段長(zhǎng)124.05 m，兩側(cè)為漿砌石重力式擋墻，底板及側(cè)墻采用混凝土護(hù)面。出口消能段采用挑流消能，長(zhǎng)18.6 m。

3 溢洪道存在的問(wèn)題

1) 工作閘門(mén)前設(shè)有檢修門(mén)槽，無(wú)檢修門(mén)、啟閉設(shè)備。

2) 溢洪道工作閘門(mén)止水裝置存在磨損，且存在龜裂現(xiàn)象，閘門(mén)埋件銹蝕嚴(yán)重。工作閘門(mén)啟閉機(jī)電動(dòng)機(jī)外殼銹蝕，線(xiàn)圈防護(hù)蓋密封圈缺失，電線(xiàn)老化、接頭裸露，存在安全隱患。

3) 溢洪道閘室整體外觀質(zhì)量較差，閘墩、底板、交通橋、檢修橋等部位混凝土外觀存在局部破損、露筋和骨料外露等現(xiàn)象；排架混凝土碳化深度較大，已接近鋼筋混凝土保護(hù)層厚度實(shí)測(cè)值。

4) 溢洪道控制段閘墩頂高程在宣泄校核洪水位時(shí)，低于校核洪水位加安全超高，不滿(mǎn)足規(guī)范要求。

4 溢洪道維修加固方案設(shè)計(jì)

劉大水庫(kù)是普蘭店區(qū)城市供水的唯一水源地，也是大連市城市供水的備用水源地，水庫(kù)安全、可靠的運(yùn)行至關(guān)重要。目前，溢洪道缺少事故檢修閘門(mén)，工作閘門(mén)的安全運(yùn)行無(wú)法得到保障，因此本次維修加固增設(shè)溢洪道檢修閘門(mén)。

4.1 方案一(原閘墩擴(kuò)槽)

保留原溢洪道控制段底板，將中墩從墩頭向下游拆除長(zhǎng)2.41 m，在拆除后的底板、閘墩基面植入鋼筋，澆筑新閘墩及檢修門(mén)槽，一期門(mén)槽尺寸為1.41 m×0.52 m(寬×深)；邊墩整體結(jié)構(gòu)保留，將原檢修閘門(mén)槽鑿毛、擴(kuò)寬，門(mén)槽尺寸為1.41 m×0.52 m(寬×深)，在開(kāi)鑿出的基面植入錨筋，架設(shè)閘門(mén)槽埋件，澆筑二期混凝土，形成新檢修門(mén)槽。新檢修門(mén)槽為2孔，設(shè)平面檢修閘門(mén)1扇，分2節(jié)。見(jiàn)圖1。

4.2 方案二(接長(zhǎng)閘墩)

在現(xiàn)有閘墩上游立面向上游接長(zhǎng)閘墩，在接長(zhǎng)的閘墩上新建檢修閘門(mén)槽，墩頂新建排架柱，排架柱頂部懸掛檢修閘門(mén)啟閉設(shè)備。

閘墩需向上游接長(zhǎng)3.0 m，檢修門(mén)槽寬1.41 m，中墩與原中墩等寬為3.0 m，邊墩與原邊墩等寬為1.5 m。新檢修門(mén)槽為2孔，設(shè)平面檢修閘門(mén)1扇，分2節(jié)。見(jiàn)圖2。

圖2 閘墩接長(zhǎng)示意圖

方案一、方案二工程投資比較情況見(jiàn)表1。

表1 投資比較表

由于上述兩方案的金屬結(jié)構(gòu)、電氣等項(xiàng)目工程量相同，因此只對(duì)水工結(jié)構(gòu)相應(yīng)土建部分進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)比較。經(jīng)比較，方案一(擴(kuò)槽)投資為41.32萬(wàn)元，方案二(接長(zhǎng)閘墩)投資為81.08萬(wàn)元，方案一節(jié)省投資39.76萬(wàn)元。同時(shí)，方案二需要對(duì)溢洪道進(jìn)口邊墻進(jìn)行拆除，墻后填土需開(kāi)挖，開(kāi)挖高度為12.3 m，施工難度較大，對(duì)周?chē)こ滩课粩_動(dòng)較大。綜合考慮，方案一工程投資小、施工簡(jiǎn)單、施工安全可靠性高，因此本次設(shè)計(jì)采用方案一。即保留原邊墩及底板，拆除中墩墩頭，將原邊墩檢修門(mén)槽進(jìn)行擴(kuò)槽，新建中墩墩頭及檢修門(mén)槽。

4.3 混凝土表面缺陷處理

溢洪道混凝土整體外觀缺陷明顯，控制段閘墩、底板及泄槽段混凝土剝蝕較為嚴(yán)重。表2為常見(jiàn)的混凝土表面缺陷處理的方式。

表2 常用混凝土表面修補(bǔ)材料的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

以上幾種處理方式均能起到修補(bǔ)混凝土表面缺陷的效果，結(jié)合本工程特點(diǎn)、工程造價(jià)，需要修補(bǔ)材料具有較高的黏結(jié)強(qiáng)度、具有良好的抗凍抗?jié)B性，并方便施工、對(duì)原結(jié)構(gòu)擾動(dòng)小，經(jīng)綜合考慮，溢洪道控制段閘墩、底板及泄槽采用SPC聚合物砂漿進(jìn)行防護(hù)。見(jiàn)圖3。

4.4 溢洪道閘室穩(wěn)定性分析

4.4.1 基本數(shù)據(jù)

堰體與巖基摩擦系數(shù)：堰體施工過(guò)程中，清基較徹底，基礎(chǔ)為弱風(fēng)化石英巖，f′=0.55，c′=20 kPa。

抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)規(guī)范值：基本組合和特殊組合工況下分別取3.0、2.3。

4.4.2 計(jì)算工況與荷載組合

基本組合：正常蓄水位情況，自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力

特殊組合：地震情況，自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+地震力

抗滑穩(wěn)定按下式計(jì)算：

(1)

式中：Kc為抗滑安全系數(shù)；f′為抗剪摩擦系數(shù)，取0.55；c′為抗剪黏聚力，取20 kPa；∑G為豎向荷載；∑P為水平向荷載。

閘室基底應(yīng)力按下式計(jì)算：

(2)

(3)

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果

計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足規(guī)范要求，溢洪道閘室是穩(wěn)定的。

5 結(jié) 論

為了改善劉大水庫(kù)溢洪道在長(zhǎng)期使用過(guò)程中破壞嚴(yán)重的現(xiàn)狀，通過(guò)方案比選，選擇方案一(原閘墩擴(kuò)槽)對(duì)溢洪道進(jìn)行加固治理。同時(shí)采用SPC聚合物水泥砂漿對(duì)混凝土表面缺陷進(jìn)行處理，可以保證溢洪道的泄洪效果。經(jīng)安全復(fù)核計(jì)算，劉大水庫(kù)溢洪道閘室穩(wěn)定性滿(mǎn)足規(guī)范要求。