大海子水庫涵洞除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)及施工技術(shù)

杜孝琴

（新疆博爾塔拉蒙古自治州水利水電勘測設(shè)計(jì)院，新疆 博樂 833400）

大海子水庫涵洞除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)及施工技術(shù)

杜孝琴

（新疆博爾塔拉蒙古自治州水利水電勘測設(shè)計(jì)院，新疆 博樂 833400）

以新疆大海子水庫涵洞除險(xiǎn)加固為實(shí)例，介紹了增設(shè)修閘門工程的設(shè)計(jì)及施工情況，為類似的項(xiàng)目提供了必要的技術(shù)參考。

大海子水庫；涵洞；增設(shè)修閘門；設(shè)計(jì)；施工

1 工程概況

大海子水庫位于新疆昌吉州呼圖壁河下游西河末端，總庫容4000萬m3，是一座中型年調(diào)節(jié)性平原攔河水庫，具有防洪、灌溉、養(yǎng)殖等綜合作用。該工程始建于1958年10月，由于水庫涵洞未建檢修閘門，造成閘門檢修困難，給水庫管理帶來不便，且對水庫安全造成隱患。本次設(shè)計(jì)在涵洞進(jìn)口處新建一座閘井、涵洞及壩體連接段，通過新增設(shè)施來調(diào)節(jié)過水流量并充當(dāng)檢修閘門。工程總投資284.92萬元。

2 工程地質(zhì)及地基處理

本次工程位于主壩段涵洞（0+000）附近，在涵洞位置打鉆19.78m，閘基自上而下地層情況如

表1。

表1 閘基地層

本項(xiàng)目新建閘井及涵洞連接段地質(zhì)為砂壤土，厚3.5～4.0m，含有較多植物根系，地質(zhì)條件差，設(shè)計(jì)采用“換土墊層法”處理。

（1）挖除基礎(chǔ)底標(biāo)高以下2.0m厚砂壤土，并延涵洞兩邊外擴(kuò)不小于2.0m。

（2）用水泥土換填碾壓，水泥和土按2∶8配合，分層碾壓，分層厚度不大于30cm。

（3）振動(dòng)碾壓，壓實(shí)度不小于0.98，并對每層碾壓后取點(diǎn)檢測，要求承載力不小于160kPa。

（4）基礎(chǔ)周邊按要求回填碾壓，并建議設(shè)計(jì)采取基礎(chǔ)防沖刷措施［1］。

3 涵洞除險(xiǎn)加固

3.1 涵洞

3.1.1 尺寸結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目涵洞引水進(jìn)口采用“八”字墻設(shè)計(jì)，涵洞總長12m，依次為有壓段、閘井段、無壓段，均為4.0m。新建涵洞型式與老涵洞相同，均為矩型箱涵，斷面為：長×寬×高=4m×2.4m×2.4m。涵洞為無壓輸水，根據(jù)水庫實(shí)際條件，設(shè)計(jì)涵洞流量18.0m3/s，最大流量25.0m3/s，洞身縱坡i=0.01，新老涵洞連接處設(shè)置齒墻，深0.5m。

涵洞連接段全斷面為現(xiàn)澆整體式C25F200W6鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，四面澆筑厚度均設(shè)計(jì)0.6m。但在底板澆筑前先換填2.0m厚的水泥土 （水泥∶土=2∶8）［2］，換填寬度6.0m，然后鋪設(shè)10cm厚C15素混凝土墊層，結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 涵洞斷面結(jié)構(gòu)

3.1.2 新舊連接處

將新舊涵洞重合的八字墻拆除，在連接處設(shè)橫向伸縮縫1道，縫寬2cm，兩側(cè)采用聚氨酯密封膏填縫，填充3cm，并在聚氨酯密封膏上部用304不銹鋼薄板與M12鍍鋅膨脹螺栓固定，縫中部采用高壓閉孔板填縫。

對新舊涵洞接觸的墻面鑿毛并清洗干凈，縫中部采用風(fēng)鉆人工開鑿一道上口寬10cm，下口寬5cm，深5cm凹槽，采用紫銅片止水、膨脹水泥與高壓閉孔板填縫。由于庫區(qū)地下水對普通水泥具有結(jié)晶類強(qiáng)腐蝕性，本工程所用水泥均采用高抗硫水泥。

3.1.3 涵洞水力

根據(jù)恒定非均勻漸變流水面曲線計(jì)算，對涵洞過水能力進(jìn)行驗(yàn)算［3］，如式（1）。

式中 Q為涵洞過水能力（m3/s）；μ為短管有壓段流量系數(shù)；e，B為閘孔開啟高度和水流收縮斷面處底寬（m）；H為有壓短管出口的閘孔底板高程算起的上游庫水深（m）；ε為有壓短管出口的工作閘門垂直收縮系數(shù)。

各參數(shù)取值及計(jì)算結(jié)果如表2。通過驗(yàn)算，涵洞設(shè)計(jì)流量及最大流量均等于計(jì)算值，因此過水能力滿足使用要求。

表2 涵洞無壓段流量計(jì)算

3.2 閘井

3.2.1 閘井尺寸

根據(jù)壩頂和涵洞底高程，設(shè)計(jì)閘井頂部高程423.80m，底部高程414.74m，高度9.06m。閘井?dāng)嗝嫘褪綖椤熬毙?，長4m，寬3.8m；閘槽深0.28m，寬度0.37m，閘槽距上游閘井內(nèi)壁1.29m，距下游閘井內(nèi)壁1.34m，前后閘井壁厚0.50m，兩側(cè)壁厚0.7m，為C25F200W6鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)［4］。

閘井上部設(shè)置一閘井房，便于放水涵洞管理和保護(hù)啟閉機(jī)，閘井房為混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑面積15.2m2。

3.2.2 涵洞基礎(chǔ)

由于新建閘井地基土為含礫中砂，且經(jīng)過長期沖刷，工程地質(zhì)條件良好，只需用水泥土進(jìn)行簡單換填處理。

根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸，涵洞基礎(chǔ)為條基，寬5.8m，長4.0m，底面積23.2m2。經(jīng)計(jì)算，上部荷載111.43kPa（其中閘房重量84.61kN，閘井自重2439.25kN，閘門及啟閉設(shè)備重量61.32kN）。換填深度設(shè)計(jì)2.0m，地基承載力可達(dá)160kPa，滿足使用要求。

4 除險(xiǎn)加固施工

涵洞及閘井施工程序：圍堰施工→地基開挖→基礎(chǔ)處理→墊層澆筑→鋼筋綁扎→混凝土澆筑→土石方回填→沉降縫填縫→金屬結(jié)構(gòu)安裝。

4.1 圍堰施工

在場地外圍修筑圍堰，堰體采用開挖土填筑，最大高度4.5m，寬度2.5m，長170m。上下游邊坡均為1∶1.5，其中上游迎水面鋪設(shè)袋裝土，袋土下面鋪設(shè)1層0.3mmPE膜，埋設(shè)于1.0m深基坑內(nèi)。圍堰采用挖掘機(jī)就近挖料、攤鋪，分層碾壓，每層厚度不超過30cm，回填夯實(shí)土填筑要求壓實(shí)度大于等于0.96［5］。

4.2 地基處理

基礎(chǔ)采用機(jī)械開挖，基坑邊坡1∶1.5。在施工時(shí)，基坑積水應(yīng)及時(shí)抽排，以防滑坡。閘井及涵洞基礎(chǔ)換填水泥土，土料宜用粉質(zhì)黏土，不宜使用塊狀黏土和砂質(zhì)粉土，不得含有松軟雜質(zhì)，并應(yīng)過篩，其顆粒d≤5mm；采用推土機(jī)攤鋪，2.0t自行式振動(dòng)碾分層碾壓，每層鋪土厚度15～25cm，填筑要求壓實(shí)度≥0.98。對處理后的地基取樣測試，測試合格后方可進(jìn)行下一層施工［6］。

4.3 混凝土澆筑

本工程所用水泥均采用高抗硫水泥，使用程序以先到的水泥先用，袋裝和散裝水泥儲(chǔ)運(yùn)時(shí)間分別超過3和6個(gè)月使用前應(yīng)抽檢，若存在不合格則全部停止使用。

攪拌機(jī)采用0.3m3拌和，人工手推車運(yùn)輸，運(yùn)距20m。混凝土澆筑利用振搗采用插入式振搗器，分層振搗和澆筑，澆筑層厚度20～30cm。

5 結(jié)語

（1）大海子水庫涵洞經(jīng)過整治后，增加了閘門維修井，涵洞結(jié)構(gòu)得到了加強(qiáng)，提高了通過能力，為管理工作打下了良好基礎(chǔ)。

（2）充分利用原有建筑設(shè)施，提高了承載力，為后期泵房增加抽水設(shè)備創(chuàng)造了條件。

［1］盛金寶，劉嘉炘，張士辰，等.病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固項(xiàng)目潰壩機(jī)理調(diào)查分析［J］.巖石工程學(xué)報(bào)，2008（11）：25-27.

［2］謝勇.某水庫除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)及施工技術(shù)分析［J］.中國水運(yùn)（下半月），2016（11）：37-41.

［3］鄒國勝.小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案與施工技術(shù)探討［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2016（8）：32-35.

［4］廖美剛，鄧美玲.唐溝水庫除險(xiǎn)加固施工技術(shù)分析探討［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2010（5）：46-49.

［5］張秀錦.烏塔克拉水庫除險(xiǎn)加固的施工設(shè)計(jì)及效果分析［J］.中國水運(yùn)（下半月），2015（5）：76-79.

［6］張星.朗貓山水庫大壩除險(xiǎn)加固技術(shù)方案研究［D］.濟(jì)南：山東大學(xué)，2015.

（責(zé)任編輯：王艷肖）

The dam design and construction technique of Dahaizi reservoir culverts reinforcement

DU Xiao-qin
（Xinjiang Bortalazhou Mongol Autonomous PrefectureWater Conservancy and Hydropower Survey Design Institute，Bole 833400，China）

Taking Dahaizi reservoir in Xinjiang as an example，this paper introduces the design and construction situation of add repair gate engineering，and provides the necessary technical reference for similar project.

DahaiziReservoir；culvert；add repair gate；design；construction

TV67

：B

1672-9900（2017）04-0074-03

2017-04-05

杜孝琴（1979-），女（漢族），新疆精河人，工程師，主要從事水利工程設(shè)計(jì)方向研究，（Tel）15999067660。