東遼河五號(hào)跌水工程設(shè)計(jì)

王碩

摘? 要：東遼河五號(hào)跌水工程設(shè)計(jì)是基于實(shí)際工程問題進(jìn)行的設(shè)計(jì)和計(jì)算。文章以《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》為標(biāo)準(zhǔn)，基于工程水文地質(zhì)條件，對(duì)跌水拆除重建后的跌水布置、消能形式以及岸坡穩(wěn)定等進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，并對(duì)跌水的安全穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算分析。文章研究成果旨在為類似工程設(shè)計(jì)提供方法參考。

關(guān)鍵詞：跌水;岸坡穩(wěn)定;計(jì)算;消能形式

中圖分類號(hào)：P333? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）29-0102-02

Abstract： The design of Dongliao River No.5 Water Drop Project is based on actual engineering problems. Based on the standards of "Hydraulic Design Manual" and "Code for Design of Embankment Engineering"， and based on the hydrogeological conditions of the project， this paper designs and calculates the layout， energy dissipation form and bank slope stability of the water drop after its removal and reconstruction， and also calculates and analyzes the safety and stability of the water drop. The research results of this paper are aimed at providing method reference for similar engineering design.

Keywords： falling water; bank slope stability; calculation; energy dissipation form

1 工程概況

五號(hào)跌水位于梨樹縣東河鎮(zhèn)王平房村境內(nèi)，河道大橫斷CS39～CS40上。該跌水建于1976年，1986年進(jìn)行過一次加固維修，原設(shè)計(jì)跌水形式為一級(jí)跌水，堰形為干砌石寬頂堰。2010年，東遼河遭遇洪水襲擊，造成五號(hào)跌水徹底毀壞，堰頂塊石沖至下游150m范圍內(nèi)。堤岸遭受沖刷，兩岸模袋砼護(hù)坡已嚴(yán)重?fù)p毀，堤坡坍塌，河床下切嚴(yán)重，上下游均有沖坑出現(xiàn)，沖坑最深處可達(dá)2m，對(duì)東遼河兩岸造成嚴(yán)重威脅。因此五號(hào)跌水的拆除并重建是十分有必要的。

2 工程任務(wù)及規(guī)模

本次設(shè)計(jì)在汲水河與興開河之間，水毀修復(fù)重建五號(hào)跌水。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇洪水，相應(yīng)流量為338m3/s;相應(yīng)跌水建筑物工程級(jí)別為5級(jí)，護(hù)岸工程級(jí)別為5級(jí)。

3 工程總布置

跌水修建由主體消能建筑物、上游護(hù)岸段和下游護(hù)岸段三個(gè)部分組成。主體消能建筑物由進(jìn)口護(hù)砌段、漸變段、跌水缺口段、消力池段、海漫段組成，總長(zhǎng)為131m，下部為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，上部采用格賓石籠護(hù)岸;上游護(hù)岸段采用格賓石籠護(hù)底和護(hù)坡，護(hù)底長(zhǎng)6m，護(hù)坡坡比為1：2.5，總長(zhǎng)543m，其中左岸護(hù)岸長(zhǎng)423m，右岸護(hù)岸長(zhǎng)120m;下游護(hù)岸段采用格賓石籠護(hù)底和護(hù)坡，護(hù)底長(zhǎng)6m，護(hù)坡坡比為1：2.5，總長(zhǎng)146m，其中左岸護(hù)岸長(zhǎng)74m，右岸護(hù)岸長(zhǎng)72m。

3.1 進(jìn)口護(hù)砌段

進(jìn)口護(hù)砌段長(zhǎng)20m，在進(jìn)口護(hù)砌段首部設(shè)干砌石防沖槽。進(jìn)口護(hù)砌段采用格賓石籠護(hù)底和護(hù)坡，護(hù)底頂高程為170.00m，護(hù)岸設(shè)計(jì)頂高程為175.33m。若原地面高程高于175.33m，則護(hù)砌至原地面高程。格賓石籠護(hù)底底寬從56m收縮到50m，護(hù)坡坡比為1：2.5，護(hù)坡頂部設(shè)格賓石籠封頂。

3.2 漸變段

漸變段長(zhǎng)18m，采用格賓石籠護(hù)底，護(hù)底頂高程為170.00m，底寬從50m收縮到45m。

漸變段兩側(cè)采用八字墻結(jié)構(gòu)，下部為懸臂式鋼筋砼擋土墻，墻頂高程為172.00m。擋土墻后接水平段護(hù)坡與岸坡護(hù)坡相接，水平段護(hù)坡及岸坡護(hù)坡采用格賓石籠護(hù)砌，岸坡護(hù)坡坡比為1：2.5。岸坡護(hù)坡頂部設(shè)格賓石籠封頂，護(hù)砌頂高程為175.70m。

3.3 跌水缺口段

跌水缺口段采用復(fù)合式跌水，跌差為3m。跌水下部采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，上部采用格賓石籠護(hù)砌。護(hù)砌頂高程為175.70m。

跌水鋼筋砼結(jié)構(gòu)采用矩形斷面，堰頂高程170.00m。跌水底板采用鋼筋砼，兩側(cè)為懸臂式鋼筋砼擋土墻，墻頂高程為172.00m。跌水建筑物是采用階梯型鋼筋砼結(jié)構(gòu)，臺(tái)階寬2.5m，高0.5m。擋土墻后接水平段護(hù)坡與岸坡護(hù)坡相接，水平段護(hù)坡及岸坡護(hù)坡采用格賓石籠護(hù)砌，岸坡護(hù)坡坡比為1：2.5。岸坡護(hù)坡頂部設(shè)格賓石籠封頂，護(hù)砌頂高程為175.70m。

3.4 消力池段

消力池段池長(zhǎng)15.5m，寬45m，深1m，底板頂高程為167.00m。消力池段底板采用鋼筋砼，底板上梅花形布置排水孔;兩側(cè)為懸臂式鋼筋砼擋土墻，墻頂高程為172.00m，擋土墻上設(shè)有一排排水孔。擋土墻后接水平段護(hù)坡與岸坡護(hù)坡相接，水平段護(hù)坡及岸坡護(hù)坡采用格賓石籠護(hù)砌，岸坡護(hù)坡坡比為1：2.5。岸坡護(hù)坡頂部設(shè)格賓石籠封頂，護(hù)砌頂高程為175.70m。

3.5 海漫段

海漫段長(zhǎng)60m，采用格賓石籠護(hù)底和護(hù)坡，護(hù)底頂高程為168.00m，護(hù)岸設(shè)計(jì)頂高程為174.47m，若原地面高程高于174.47m，則護(hù)砌至原地面高程。格賓石籠護(hù)底底寬從45m擴(kuò)散到47.5m，護(hù)坡坡比為1：2.5，護(hù)坡頂部設(shè)格賓石籠封頂。在海漫段尾部設(shè)干砌石防沖槽。

4 水力計(jì)算

4.1 消能計(jì)算

跌水消能防沖形式設(shè)計(jì)為底流消能，消力池長(zhǎng)度、深度計(jì)算及海漫長(zhǎng)度、沖刷坑深度計(jì)算按《水力計(jì)算手冊(cè)》中公式計(jì)算。

4.2 海漫長(zhǎng)度Lp計(jì)算

沖刷坑深度計(jì)算：

經(jīng)計(jì)算，海漫段長(zhǎng)度Lp=54m，本次選取60m，沖刷坑深度選取2.5m。

4.3 擋土墻計(jì)算

經(jīng)計(jì)算本次跌水擋墻設(shè)計(jì)抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Kc=1.42，抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)K0=5.1，地基承載力為151kPa，從計(jì)算結(jié)果可以看出，本次設(shè)計(jì)擋墻滿足規(guī)范規(guī)定的抗滑、抗傾和地基承載力穩(wěn)定要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)跌水消能防沖形式設(shè)計(jì)為底流消能，通過水力計(jì)算、結(jié)構(gòu)計(jì)算，確定其消力池長(zhǎng)度、深度，海漫長(zhǎng)度及沖刷坑深度的選取。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)擋墻的抗滑、抗傾和地基承載力的安全穩(wěn)定性及格賓石籠護(hù)砌岸坡的抗滑穩(wěn)定和沖刷深度進(jìn)行計(jì)算。通過多方面計(jì)算分析以保證五號(hào)跌水拆除重建的穩(wěn)定性和合理性。

參考文獻(xiàn)：

[1]高玉菊，等.東遼河洪水特性分析[J].吉林水利，2007（10）：29-30.

[2]高玉菊，等.東遼河洪水特性及防御對(duì)策[J].東北水利水電，1998（08）：3-5.

[3]曹延明.東遼河7號(hào)跌水復(fù)核設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].吉林水利，2015（12）：12-14.