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        溢洪道除險(xiǎn)加固工程處理分析

        2023-03-27 03:17:30陳忠潤李英梅德波
        科技資訊 2023年4期
        關(guān)鍵詞:除險(xiǎn)加固溢洪道大壩

        陳忠潤 李英 梅德波

        關(guān)鍵詞: 溢洪道 大壩 除險(xiǎn)加固 泄洪量

        1 東洱河水庫溢洪道的基本情況及存在的主要問題

        東洱河水庫溢洪道位于大壩東南向1 km 處,首部橫穿213國道,建有首部閘門室,設(shè)有2 m×2 m平面鋼閘門3套。溢洪道進(jìn)口底板為1 337.575 m,為有閘控制寬頂堰。閘后為深1.2 m,長15.2 m 的消力池,池后130 m為一跌坎,向南延伸900 m 后,交匯于金雞河。斷面呈梯形,由于該工程在除險(xiǎn)加固時(shí)僅對(duì)閘室和消力池段做了處理,以下部分僅開挖出斷面而未做襯砌處理,影響了溢洪道的泄洪。溢洪道最大泄流量為60 m3/s。低位輸水涵洞為加固配套工程,位于壩左肩52.5 m 的壩下,埋管為鋼管,內(nèi)徑為0.6 m,長度為120.4 m,進(jìn)口底板高程1 328.00 m,進(jìn)口設(shè)事故檢修閘門,閘井啟閉塔操作平臺(tái)高程1 350.50 m,用交通橋與壩頂連接。閘孔尺寸為0.6 m×0.6 m(寬×高),原設(shè)計(jì)最大出流量3 m3/s。

        溢洪道閘門已經(jīng)運(yùn)行了多年,因受當(dāng)時(shí)技術(shù)限制導(dǎo)致閘門維護(hù)困難,該閘門銹蝕和漏水嚴(yán)重,給工程使用帶來了隱患,其啟閉機(jī)設(shè)備也銹蝕嚴(yán)重,電氣控制元件老化缺損嚴(yán)重,零部件缺損變形嚴(yán)重,因此,對(duì)原進(jìn)口3 道閘門進(jìn)行改建。閘門門槽結(jié)構(gòu)不變,只是拆除原二期混凝土后重新澆筑二期混凝土,閘門更換后仍為2 m×2 m 的平板鋼門 。啟閉機(jī)設(shè)備也由原來的螺桿機(jī)更換為卷揚(yáng)機(jī)。

        垮塌的邊墻及水庫下游行洪渠道4+040 m 處右岸路基向渠內(nèi)滑塌已列入應(yīng)急處理設(shè)計(jì)方案中。由于原溢洪道控制段結(jié)構(gòu)僅閘墩墩頭及墩尾為漿砌石結(jié)構(gòu),其余結(jié)構(gòu)均為鋼筋混凝土。地震后經(jīng)過現(xiàn)場檢查,閘墩墩頭及墩尾未見明顯裂縫,結(jié)構(gòu)基本完好,因此此次除險(xiǎn)加固未對(duì)其進(jìn)行處理[1-2]。

        2 溢洪道泄流能力復(fù)核及加固處理

        東洱河水庫溢洪道仍采用開敞式,根據(jù)實(shí)際情況,溢洪道可分為進(jìn)口段、控制段、泄槽段、消能段、陡槽段等部分。

        2. 1 溢洪道泄流能力復(fù)核

        溢洪道為有閘控制寬頂堰,首部閘室為3 孔2 m×2 m 平面鋼閘門,堰頂高程1 337.575 m。

        當(dāng)水位低于1 339.575 m 時(shí),屬于堰流,采用堰流流量計(jì)算公式計(jì)算[3]:

        溢洪道設(shè)計(jì)最大泄量為60 m3/s 時(shí),校核洪水位是1 343.59 m,此次復(fù)核結(jié)果在校核洪水位時(shí)泄量為58.06 m3/s,溢洪道泄流能力不能滿足設(shè)計(jì)要求,需要進(jìn)行加固處理[5-8]。

        2. 2 溢洪道加固改造施工

        土方開挖:由2.0 m3挖掘機(jī)開挖,扣除回填所需的土方外,其余由10 t 自卸汽車運(yùn)至棄碴場棄碴?;炷凌徝扇斯みM(jìn)行;混凝土的拆除基本上由人工進(jìn)行,部分可采用Y30 型手風(fēng)鉆鉆孔密集淺孔爆破拆除,人工集碴,開挖碴料由2.0 m3挖掘機(jī)挖裝,10 t 自卸汽車運(yùn)至下游公路邊碴場棄碴[9]。

        混凝土澆筑由JZC350 型混凝土攪拌機(jī)拌制,由1T 機(jī)動(dòng)翻斗車運(yùn)至工作面,人工入倉,防浪墻由2.2 kW插入式振搗器振搗密實(shí),鋼模施工。

        漿砌石施工:所用塊石由寧洱縣附近已有砂石加工廠購買,人工裝5 t 自卸汽車運(yùn)至工作面附近,砂漿由JZC350 型混凝土攪拌機(jī)拌制,1 t 機(jī)動(dòng)翻斗車運(yùn)至工作面附近,人工砌筑。

        2.2.1 進(jìn)口段

        進(jìn)口段樁號(hào)0+130.00 m~0+152.00m段,平距30 m,上游寬40 m,順?biāo)鞣较驖u收縮至25 m,渠底坡為反坡,右岸山體幵挖,邊坡穩(wěn)定達(dá)到規(guī)范要求,左岸新建漿砌石擋土墻,底坡為i=0.131 5,起始底板高程1 337.394 m,末端高程1 334.500 m。斷面形式為矩形,邊墻高2.5 m,底寬6 m,用M8.0漿砌石砌筑。

        2.2.2 控制段

        控制段樁號(hào)0+152.00 m~0+748.30 m段,溢流堰拆除重建,底坡為i=0.010 4,起始底板高程1 334.500 m,末端高程1 328.300 m。斷面形式為矩形,邊墻高2.5 m,底寬6 m,用M8.0 漿砌石砌筑,溢流堰堰體內(nèi)部采用M10 水泥砂漿砌筑,表面采用C25 現(xiàn)澆砼,厚30 cm。堰前、堰頂及堰后均用M10 水泥砂漿勾凸縫。溢流堰中段設(shè)伸縮縫1 道,內(nèi)設(shè)橡膠止水,止水前后用橡塑板填縫。

        2.2.3 泄槽段

        泄槽段樁號(hào)0+393.5 m~0+508.5 m段,底寬25 m,總長90 m,底坡為i=0.0104,起始底板高程1 331.983 m,末端高程1 330.793 m。斷面形式為梯形,面坡為1∶1,底寬6 m,用M8.0 漿砌石砌筑。左岸導(dǎo)流墻拆除重建,采用M10 重力式漿砌石擋土墻結(jié)構(gòu),根據(jù)溢洪道水力計(jì)算,確定邊墻高度為2.5 m。右岸山體進(jìn)行拓寬開挖,邊坡坡比達(dá)到1∶1,確保山體穩(wěn)定。

        2. 3 消力池復(fù)核

        閘后消力池寬為8.0 m,深度為1.2 m,邊墻高度為2.5 m,長度為15.2 m。消力池按照最大下泄流量為60 m3/s 時(shí),校核洪水位在1 343.59 m,對(duì)其進(jìn)行復(fù)核計(jì)算,溢洪道進(jìn)口高程為1 337.575 m,消力池底高程為1 336.375 m[10-12]。

        2.3.1 收縮水深計(jì)算

        2.3.2 躍后水深計(jì)算

        計(jì)算公式如下:

        2.3.3 消力池深度計(jì)算

        計(jì)算公式如下:

        2.3.5 消能段的改造施工

        根據(jù)地形條件,東洱河水庫溢洪道消能采用挑流形式,消能段樁號(hào)0+628.300 m~0+703.300 m 段,底坡為i=0.010 4,起始底板高程1 329.548 m,末端高程1 328.768 m。斷面形式為梯形,面坡為1∶1,邊墻高2.5 m,底寬6 m,用M8.0 漿砌石砌筑。

        (1)挑坎高程確定。

        洪水經(jīng)挑流鼻坎消能后,進(jìn)入下游出水渠。根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 253-2018)規(guī)定,在保證能形成自由挑流的情況下,挑坎高程齊平或略低于下游最高水位,經(jīng)比較確定坎頂高程。

        (2)挑坎參數(shù)確定。

        設(shè)計(jì)挑坎為連續(xù)等寬式,根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 253-2018)規(guī)定:挑流鼻坎反弧半徑R 為反弧最低點(diǎn)最大水深的6~12 倍。經(jīng)比較確定挑坎反弧半徑為4.95 m,挑射角37.69°,反弧最低點(diǎn)高程1 327.56 m,反弧段上游與泄槽底板切線連接。

        根據(jù)工程地質(zhì)報(bào)告,溢洪道下游基巖出露,巖石完整且較堅(jiān)硬,抗沖刷能力強(qiáng),據(jù)此,下游河床內(nèi)不再采取工程措施。為防止溢洪道內(nèi)洪水回流沖刷壩后,在大壩主河槽段壩后新建漿砌石擋土墻,墻體釆用重力式擋土墻結(jié)構(gòu),高2.5 m[13]。

        2. 4 陡槽段水力計(jì)算

        式(8)中:q 為計(jì)算斷面單寬流量;θ 為陡坡底板與水平面的夾角;? 為流速系數(shù),取? = 0.95;H0 為以起始計(jì)算斷面渠底為基礎(chǔ)的上游來流總水頭。

        計(jì)算結(jié)果如表2 所示。根據(jù)表中計(jì)算結(jié)果,最大水深為2.07 m,選擇邊墻高度為2.5 m[14]。

        3 設(shè)計(jì)處理措施

        對(duì)原進(jìn)口3 道閘門進(jìn)行改建。閘門門槽結(jié)構(gòu)不變,只是拆除原二期混凝土后重新澆筑二期混凝土,閘門更換后仍為2 m×2 m 的平板鋼門。啟閉機(jī)設(shè)備也由原來的螺桿機(jī)更換為卷揚(yáng)機(jī)。

        原溢洪道里程0+000.00 m~0+130.00 m 與0+748.30 m~0+951.00 m(交金雞河)段已進(jìn)行漿砌塊石襯砌,其余地段均為土渠。此次除險(xiǎn)加固對(duì)土渠段進(jìn)行漿砌石襯砌。

        在應(yīng)急處理項(xiàng)目中已安排,此次除險(xiǎn)加固未考慮。應(yīng)急處理方案分別為將垮塌的邊墻拆除重新用漿砌石支砌、在未垮塌的邊墻外支砌漿砌石擋墻以保護(hù)原來的邊墻。下游河道4+040 m 處滑塌的擋墻急處理設(shè)計(jì)方案是將滑塌的擋墻及已經(jīng)變形的渠道底板漿砌石拆除,用漿砌石支砌擋墻及渠道底板,處理長度60 m。

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