劉雪芹，徐 美

（濟南市水利工程服務中心，山東 濟南 271108）

1 工程概況

大冶水庫位于山東省濟南市萊蕪區(qū)口鎮(zhèn)大冶村北，大汶河支流方下河上，水庫建成于1958 年7 月，上游控制流域面積163km2，總庫容5293 萬m3，原興利庫容2870 萬m3，增容后興利庫容3860 萬m3，是一座具有防洪、灌溉、供水等功能的中型水庫。2010 年12 月完成除險加固工程，主要實施了壩基灌漿防滲、改建放水洞、新建溢洪閘，以及完善辦公和觀測設備等，水庫防洪標準提高到千年一遇。2015 年10 月至2017 年10 月實施了水庫增容工程，提高興利水位1.5m。2016 年完成了灌區(qū)改造工程，恢復灌溉面積1.5 萬畝。

2 實施分層取水工程改造的必要性與可行性

由于本地區(qū)降水時空分布不均、年際變化大，造成水庫水源各分層水質差別很大。汛期有效降雨會使庫水面快速上漲，造成水庫各分層水質發(fā)生明顯變化。同時夏季氣溫高，容易滋生藻類等水生植物，有些年份甚至有微量藍藻生成。庫水淺表多有樹葉、枯枝等淤積雜物，取水攔污柵容易被堵塞，形成淤泥甚至是黑臭水，從而增加水處理的難度。汛期流域內(nèi)河道源短流急，攪動水庫底部泥沙、淤泥等，致使水體渾濁，甚至有“異重流現(xiàn)象”，出現(xiàn)最難處理的低溫低濁水，水庫底層水便是這種低溫低濁水質層。生化分析表明，底層水比表層水有更高濃度的氨、氮、硫化氫、磷酸鹽等。水庫淺表水與底層水的水質均較差，水中的異味與新生有害物質增加了水處理的成本和難度。

城源水廠從大冶水庫放水洞取水供給萊蕪市區(qū)居民的生活用水屬底層水，原水水質較差，處理成本很高，存在水質不安全因素。為確保飲用水安全，降低水處理成本，在取水口實行分層取水十分必要。

通過分析相關資料，廣西西云江水庫（最大壩高21.5m）豎井和3 層閘門的分層取水塔，3 層閘門底坎高程分別為147m、152m 和157m。經(jīng)分析，大冶水庫現(xiàn)取水口工程現(xiàn)狀與廣西西云江水庫取水口工程現(xiàn)狀相似，完全可以借鑒其分層取水方案。為保證萊蕪區(qū)城市居民供水安全，提供優(yōu)質水資源，結合大冶水庫取水口工程實際，并經(jīng)省、市水利專家研究討論和實地踏勘，確定了大冶水庫放水洞分層取水改造方案。

3 該分層取水工程方案特征

3.1 分層取水口設置

分層取水口在原放水洞上方設置6 個，分別在：（1）高程234.46m，取水口尺寸DN1000；（2）高程232.46m，取水口尺寸DN1000；（3）高程230.46m，取水口尺寸DN1000；（4）高程228.46m，取水口尺寸DN1000；（5）高程226.46m，取水口尺寸DN1000；（6）原有取水口高程223.19m，取水口尺寸DN1300。分層取水口對原有取水口及興利水口沒有影響。

3.2 施工方案

3.2.1 管道施工安裝方案

（1）豎井式取水管安裝。經(jīng)現(xiàn)場實地踏勘，放水口管底高程221.69m，放水口管徑DN1300，引流部位為錐形喇叭口暗渠導入。本方案擬從放水洞內(nèi)側立面向水庫中心位置沿錐形喇叭口暗渠延伸至8.75m 處，設直徑DN1300 鋼制導流管；延伸部分鋼管采用水下自密實混凝土澆筑穩(wěn)管，穩(wěn)管長度6.3m，澆筑高度為暗渠上沿，混凝土等級不低于C30；擬在延伸至1.5m 位置為中心點向上開DN1300×DN1500 三通口，安裝直徑DN1500 豎井式鋼管作為取水干管，安裝鋼管頂部高程240.00m；取水口分別安裝同口徑拍門，用懸臂吊控制拍門開啟，拍門和懸臂吊之間采用不銹鋼鋼絲繩鏈接；拍門取水口設格柵防護；取水口位置以垂直于原放水洞鋼筋混凝土墻為軸線，從最底層依次在軸線中心設置1 個，與軸線夾角45°處各設2 個，與軸線夾角90°處各設2 個，以防止懸臂吊與拍門之間鋼絲繩出現(xiàn)“絞絲現(xiàn)象”。

（2）豎井式取水管加固。豎向立柱為直徑22mmH 型鋼，斜撐和橫向筋為直徑18mm 槽鋼，頂部為平臺采用10mm 花紋板焊接；原放水洞內(nèi)側面植入直徑20mm 膨脹螺絲，焊接厚度為12mm 鋼板作為焊接連接件，各連接件橫向間距800mm，豎向間距1000mm；鋼制件連接部位均采用氬弧焊打底；井架與原鋼筋混凝土用膨脹栓連接，豎向間距1500mm，橫向間距1000mm，焊接連接。

（3）豎井式取水管吊裝。①對施工人員進行現(xiàn)場安全教育，必須正確佩戴安全帽，高空作業(yè)人員必須正確佩戴安全帶和其他安全防護用品；②對工程施工機械設備、工機具做好提前檢修和保養(yǎng)工作，確保完好無損進入施工現(xiàn)場；③按照施工順序，依次將機械設備、工機具落實到位；④吊裝過程中，設總指揮一名，依照現(xiàn)場安裝順序分單元依次吊裝，并在吊裝中安裝側拉繩穩(wěn)控組件。

3.2.2 電器設備組安裝工藝

懸臂吊電機組的選型：懸臂吊型號DJB-P500，荷載500kg，臂長6000mm，通過3 組電機分別控制左右、上下、前后3 個方向（左右電機1 組，功率0.75kW；上下電機1 組，功率4kW；前后電機1組，功率0.4kW）?？刂乒癜卜庞谠蟹潘床僮鏖g，并設置啟停開關及大于63A 漏電保護裝置；懸臂吊安放于操作平臺中心位置，懸臂吊立柱采用圓管制造，兩端分別焊接底板和旋轉軸，上部安裝腰圈軌道。底板通過化學螺栓與鋼板地面連接固定，保證懸臂吊的穩(wěn)定性。旋轉軸上開有通孔，實現(xiàn)電纜從立柱內(nèi)部隱蔽穿線。腰圈軌道用于懸臂吊旋轉，軌道上有若干通孔，用于安裝旋轉限位擋塊，可以實現(xiàn)0°～360°角度限制。

3.2.3 混凝土澆筑施工工藝

（1）隔板阻斷。從放水洞內(nèi)側向里延伸至10m位置用定尺寸鋼板阻斷水流，阻斷部位靜態(tài)水流自然流出，以保證基底清理時人員和設備安全。

（2）基底清理。澆筑混凝土部位原有碎石、淤泥、藻類等沉積物需在澆筑前徹底清理，以保證新舊混凝土良好的結合。

（3）沉管施工。施工現(xiàn)場采用25t 吊車將水下部分預制管按預定方案沉入引流部位錐形喇叭口暗渠內(nèi)，在暗渠頂部用焊接型鋼固定水下沉管，下部DN1300 拍門處于打開狀態(tài)，以便滲出部分水流通過。

（4）混凝土澆筑。澆筑用混凝土標號C30。澆筑前對與原放水洞接觸面膠墊圈和鋼管焊接部位進行檢查，確保膠墊圈未老化、破損及焊縫未開裂。澆筑混凝土應連續(xù)澆筑，因故中斷時間不宜超過45min；流動性及和易性不合格的混凝土不得使用；澆筑時采用分層澆筑、分層振搗，并一次性澆筑至設計標高。

3.3 型鋼支撐專項方案

施工順序：施工準備→土方開挖→立柱施工→鋼圍檁施工→鋼橫梁施工→支撐安裝施工→預應力施加→土方工程和支撐工程循環(huán)施工。本工程裝配式組合內(nèi)支撐鋼構件安裝，采用分件吊裝的方法，吊裝圍檁、角撐以及對撐，結合現(xiàn)場出土計劃，按照從南、北兩邊同時推進的方式拼裝；在完成管道豎向型鋼支撐后，為防止冬季水面出現(xiàn)“凍漲”現(xiàn)象，本工程擬從原設計支撐南北兩側各安裝3 道450 斜撐加固，采用22mmH 型鋼；橫撐采用18mmH 型鋼，間距1000mm；支撐底部預埋件預埋于600mm×600mm×1000mmC30 混凝土內(nèi)，預埋鋼板厚度20mm。

3.4 鋼絲繩的選用

經(jīng)過對鋼絲繩的破斷控力計算與安全系數(shù)確定，選擇確定出安全系數(shù)較高的吊裝用鋼絲繩。

4 結語

分層取水工程實施后，有效避免了因汛期洪水歷時長、來水量大、水中泥沙、淤泥含量高而導致的停水現(xiàn)象，明顯地提升了水質，極大地降低了水廠水處理成本，節(jié)約了運行費用，有效提高了供水保證率，為萊蕪區(qū)城市居民飲用水安全提供了有力保障■