范家水庫除險加固設(shè)計(jì)

張東旭 宋恒毅 許妍 趙容漫

摘 要：范家水庫位于新凱河上游的右側(cè)支流楊柳河的五家子溝上，壩址在長春市朝陽區(qū)大屯鎮(zhèn)范家村李家窩堡屯南，該水庫是一座防洪、灌溉、養(yǎng)魚綜合利用的水庫。泄洪洞經(jīng)多年運(yùn)行，進(jìn)出口邊墻、底板砼由于凍融、沖刷和侵蝕，傾斜、倒塌、破壞嚴(yán)重，多處鋼筋裸露；沒有閘門和啟閉設(shè)備。下游河道防洪標(biāo)準(zhǔn)低，沒有采取工程措施。本文對大壩上游壩坡進(jìn)行護(hù)砌；對壩頂路面進(jìn)行翻新處理。根據(jù)水庫大壩工程現(xiàn)狀，依據(jù)各項(xiàng)水力及穩(wěn)定計(jì)算，對大壩進(jìn)行除險加固設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：土石壩；除險加固；溢洪道

1 工程概述

范家水庫位于新凱河上游的右側(cè)支流楊柳河的五家子溝上，壩址在長春市朝陽區(qū)大屯鎮(zhèn)范家村李家窩堡屯南，距范家村西南方向約1.25km，其位置在E125°12'57"，N43°43'49"。該水庫是一座防洪、灌溉綜合利用的水庫。

范家水庫建于1977年，原設(shè)計(jì)資料丟失。水庫由大壩及泄洪洞構(gòu)成，為土壩。泄洪洞布置在大壩中間處，為1孔孔徑1m的圓涵，底板高程為223.00m。由進(jìn)口八字墻、洞身段及出口八字擋墻、水平護(hù)坦及尾水渠組成。

泄洪洞經(jīng)多年運(yùn)行，進(jìn)出口邊墻、底板砼由于凍融、沖刷和侵蝕，傾斜、倒塌、破壞嚴(yán)重，多處鋼筋裸露；沒有閘門和啟閉設(shè)備。下游河道防洪標(biāo)準(zhǔn)低，沒有采取工程措施。

2 水文

范家水庫位于新凱河上游的右側(cè)支流楊柳河的五家子溝上，壩址在長春市朝陽區(qū)，其地理位置為E125°12'57"，N43°43'49"。該水庫是一座防洪、灌溉、綜合利用的水庫。

五家子溝發(fā)位于范家村西南，自東北向西南于李家窩堡屯南匯入范家水庫。水庫壩址以上集水面積1.58km2，河長097km，河道平均坡度9‰。

本次用萬分之一地形圖對流域特征值進(jìn)行了量算，量得該水庫流域面積為1.58km2，見下表。

3 工程地質(zhì)

范家水庫位于新凱河上游的左側(cè)支流楊柳河的五家子溝上，壩址在長春市朝陽區(qū)大屯鎮(zhèn)范家村李家窩堡屯南，其地理位置為E125°12'57"，N43°43'49"。該水庫是一座防洪、灌溉、綜合利用的?、蛩畮?。大壩現(xiàn)狀為均質(zhì)土壩，壩長482m，最大壩高4m，壩頂寬3.5～5.6m。水庫由大壩及泄洪洞組成。

存在的主要問題有：

（1）大壩上、下游壩坡無護(hù)坡，存在沖刷現(xiàn)象，壩腳處無排水設(shè)施。

（2）下游河道沒有護(hù)砌。

（3）泄洪洞經(jīng)過多年運(yùn)行，泄洪洞進(jìn)出口邊墻、底板砼由于凍融、沖刷和侵蝕，傾斜、倒塌、破壞嚴(yán)重，多處鋼筋裸露；沒有閘門和啟閉設(shè)備。

（4）配套管理設(shè)施及不完善，水庫一旦出險，將造成損失。

4 設(shè)計(jì)基本資料

本次設(shè)計(jì)的工程等別及建筑物級別依據(jù)規(guī)范，水庫總庫容為26.86×104 m3，最大壩高4.0m，確定本工程為Ⅴ等工程，屬小（2）型水庫，永久性主要建筑物按5級、次要建筑物及臨時建筑物按5級建筑物設(shè)計(jì)。

洪水標(biāo)準(zhǔn)按平原、濱海區(qū)確定為：設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。

5 除險加固設(shè)計(jì)

根據(jù)水庫大壩工程現(xiàn)狀，依據(jù)各項(xiàng)水力及穩(wěn)定計(jì)算，對大壩進(jìn)行除險加固設(shè)計(jì)。

針對工程現(xiàn)狀及存在的主要問題，本次設(shè)計(jì)工作內(nèi)容包括：

土壩：（1）庫區(qū)魚塘拆除，壩下魚塘填平；

（2）對大壩上游壩坡進(jìn)行護(hù)砌；對壩頂路面進(jìn)行翻新處理。

泄洪洞：拆除新建溢洪道。

本次設(shè)計(jì)將庫區(qū)內(nèi)7座魚塘全部拆除，用拆除的土方填平壩下游的1座魚塘。庫區(qū)內(nèi)魚塘拆除土方量達(dá)2.97萬m3，壩下魚塘填平至223.50m。

6 總結(jié)

本次設(shè)計(jì)通過對土壩庫區(qū)魚塘拆除，壩下魚塘填平；以及對大壩上游壩坡進(jìn)行護(hù)砌；拆除新建溢洪道的措施對水庫進(jìn)行除險加固。通過多方查找資料，計(jì)算最終所設(shè)計(jì)的滿足要求，并符合相關(guān)規(guī)范。通過拆除庫區(qū)內(nèi)7座魚塘，填平壩下游的1座魚塘降低風(fēng)險加大庫容。并通過規(guī)范確定護(hù)坡的尺寸，對比分析了護(hù)坡形式。最后通過所學(xué)的水利計(jì)算，穩(wěn)定計(jì)算確定了溢洪道，并滿足穩(wěn)定要求。

通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我認(rèn)識到設(shè)計(jì)的重要性，也使我提高了獨(dú)立思考問題的能力，學(xué)到了很多新知識，并且對一些常用規(guī)范做到了基本的掌握。

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作者簡介：第一作者張東旭（1996-），男，吉林白城人，研究方向：水利水電工程。

通訊作者：溫寧（1987-），河南駐馬店人，碩士，助教，研究方向：水工結(jié)構(gòu)工程及基礎(chǔ)工程，單位：吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院機(jī)械與土木工程學(xué)院。