岸堤水庫(kù)溢洪道除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)研究

湯立鵬

摘要：以岸堤水庫(kù)加固工程為例，本論文分析了溢洪道進(jìn)和出口、出水渠道開(kāi)挖寬度設(shè)計(jì)方案的比較和選擇，以及溢洪閘加固方案的比較和選擇。從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面分析各種方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。作為流入口和流出口的加固方案，流入口掘進(jìn)底寬為192米，流出口掘進(jìn)底寬為120米。作為防洪水閘加固方案，已選擇左水閘部分拆除和加固，右水閘重建，并在實(shí)際工程中很好地應(yīng)用，帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：溢洪道加固;進(jìn)、出水渠加固;溢洪閘加固;方案比選

1引言

加固現(xiàn)有水庫(kù)是水利工程建設(shè)的重要問(wèn)題。溢洪道是水利工程的重要工程。其穩(wěn)定性和設(shè)計(jì)方案直接關(guān)系到水庫(kù)建設(shè)的安全性和經(jīng)濟(jì)效益。潘露等人使用了一種實(shí)驗(yàn)性的方法來(lái)解決溢出洪水。

本文研究了道出口處挑流鼻坎體型設(shè)計(jì)，提出了一種凹折線型斜切挑坎的新型式，具有突出的工程優(yōu)點(diǎn)。葉祥飛通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬法優(yōu)化了余水吐入口的設(shè)計(jì)，提高了放流能力。唐笑叮通過(guò)數(shù)值模擬和模型測(cè)試，考察了各種類(lèi)型的余吐的釋放能力。數(shù)值模擬的沉淀結(jié)果比理論計(jì)算的結(jié)果高出4% ～ 5%。王超、朱友軍利用數(shù)值模擬和理論計(jì)算方法，對(duì)階梯狀余吐的能量耗散效率進(jìn)行分析，得出后退池階梯具有顯著的能量耗散效果的結(jié)論。在先前研究的基礎(chǔ)上，本文提出了余吐加固工程設(shè)計(jì)方案的比較和選擇，該方案可為同類(lèi)工程提供參考。

2工程概況

該岸堤水庫(kù)建于1960年，是山東省第二大水庫(kù)。是用于防洪、供水、灌溉、發(fā)電的大型（二）型水庫(kù)。堤壩水庫(kù)水閘（水路）區(qū)域有一個(gè)斷層（F），通過(guò)南北水閘之間的頭。具有4 ～ 8m斷層帶寬的壓縮正斷層，區(qū)域被黏土填滿，斷層蓋在有起伏的帶。斷層向水平方向扭曲700多米，垂壁的寒武紀(jì)層與大山侵蝕巖接觸。在余水吐的下游，能看見(jiàn)斷層，發(fā)生模糊。斷層通過(guò)潘家溝新村，到達(dá)連接水庫(kù)上游和下游的斷裂帶東汶河。在道路上露出的地層，主要是的巖相是混合花崗巖，石灰?guī)r。除了回填壤土和礫石壤土之外，第四紀(jì)層只在兩側(cè)的斜面上部和左右水閘的中央和頭部發(fā)達(dá)，主要的巖相是殘留的斜面堆積物（Q4）粘土。

3溢洪道除險(xiǎn)加固的必要性

近年來(lái)，由于上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)注和國(guó)家對(duì)水利投資的加大，大部分中小型水庫(kù)都得到了加強(qiáng)和不同程度的治理，防洪標(biāo)準(zhǔn)得到了不同程度的改善。但是，其他小型蓄水池是1960年代和1970年代大眾運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，這是典型的“三邊工程”，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)，它們大壩主體、大壩基礎(chǔ)、大壩橋臺(tái)漏水;蓄水池的排水隧道和吐水量已經(jīng)荒廢，無(wú)法正常運(yùn)行。如果問(wèn)題不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)化措施不能盡快采取，那就會(huì)受到很大的限制。當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)代化發(fā)展的步伐，特別是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的速度。念倫水庫(kù)溢洪道是位于1號(hào)壩和2號(hào)壩之間的河堤邊坡開(kāi)放余水吐，安全隱患主要表現(xiàn)如下：

（1）溢流壩壩底底部海拔196.54米，但余水吐底部黏土層的透水性仍在196.54米以下，仍較強(qiáng)，容易向水庫(kù)周邊漏水，導(dǎo)致水庫(kù)嚴(yán)重漏水。

（2）在挖掘過(guò)程中，從ZK03（0 + 035m）泄洪道孔中挖掘泥巖后，地下水從開(kāi)口流出，表明泄洪道大壩與0 + 035m之間的地面存在積水。另外，溢洪道大部分排水孔大部分已被堵塞，超過(guò)0 + 025m的部分溢洪道可能產(chǎn)生過(guò)大的隆起壓力，對(duì)底板的穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。

（3）溢洪道堰前右墻形狀不合理，高水位下水流形態(tài)較差，右墻受損嚴(yán)重，威脅到水庫(kù)右頭的安全。

（4）周?chē)鶐r的風(fēng)化和瓶頸，容易導(dǎo)致排出能力不足，不能確保安全排出。根據(jù)溢洪道問(wèn)題原因分析，為確保項(xiàng)目安全運(yùn)營(yíng)，需對(duì)余水吐進(jìn)行加固。

4溢洪道除險(xiǎn)加固的工程措施

針對(duì)溢洪道存在的上述問(wèn)題，加固設(shè)計(jì)采用了以下對(duì)策。

（1）在溢洪道大壩底部設(shè)置額外的隔離墻，盡可能降低大壩底面及5m范圍內(nèi)靜止水池尾部的抽水壓力和滲流，其中包括50pvc排水管，距離2mx2m。排水口入口的一端用土工過(guò)濾器包裹，后面是300x 300x300的沙子和碎石的過(guò)濾器樁。

（2）保持底板的混凝土，凝固后，灌入20厘米厚的混凝土。鑿毛的位置不能超過(guò)模板支持的位置。在沒(méi)有超過(guò)的情況下，漿容易漏出。深度為0.5 ～ 1em。在安裝?？蚯?，用鋼絲刷+閃光水清潔?？?，露出石頭的原始表面。澆筑混凝土?xí)r，使用相同比例的砂漿。舊的混凝土主要撿浮漿表面比較合適，太深很難撿到加固材料或保護(hù)層加固材料太小。這樣，完成的混凝土和新注入的混凝土就可以形成一個(gè)整體。使用沖擊鉆頭在約5cm深的老舊混凝土面上鑿出梅花形狀的洞。然后插入8根露出的鋼筋，將15crm插入其中。在澆筑新混凝土?xí)r，按10mx10m（一個(gè)澆筑塊）制作，并在20mm寬的澆筑塊之間設(shè)置伸縮接頭，填充瀝青砂漿。

（3）在溢出面底部設(shè)置排水溝（管道），并在排水溝上打排水孔。651型橡膠止水帶設(shè)置在前板的混凝土橫向延伸接縫處，以降低吐槽地面和泥巖或泥巖中間層擋板所引起的隆起壓力。地質(zhì)鉆探數(shù)據(jù)顯示，泥巖掘進(jìn)到余水吐洞ZK03（0 + 035米）后，地下水從開(kāi)口處流出，余水吐壩與0 + 035米之間的地面存在積水。而且，溢流面排水孔幾乎都被堵住，在溢流面設(shè)置排水孔的話，高流量的水會(huì)產(chǎn)生高變動(dòng)壓力。變動(dòng)的壓力有可能從排水孔進(jìn)入底板，對(duì)底板的穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。為了使流出通道底板更加安全，在溢流面設(shè)置了縱橫排水暗管，在上游側(cè)底板的插槽設(shè)置橫向排水盲管。排水管采用與垂直排水盲管連接的200根柔性盲管，垂直排水盲管的直徑為20cm。

5結(jié)語(yǔ)

（1）溢洪道加固材料的設(shè)計(jì)和布局是否合理，不僅直接影響蓄水池的安全性，而且關(guān)系到整個(gè)工程的成本。工程中小型溢洪道的工程成本和勞動(dòng)力約占水庫(kù)工程成本和勞動(dòng)力的25% ～ 30%，因此溢洪道的合理布局和選擇如下。水庫(kù)工程設(shè)計(jì)中比較重要的環(huán)節(jié)。除此之外，由于沒(méi)有膨脹和沉降的接合處，部分較寬區(qū)域的水壓混凝土襯砌會(huì)出現(xiàn)一些裂縫，總之，這一切都會(huì)影響工程的安全性。

（2）該工程水庫(kù)溢洪道固工程已于2009年初竣工。經(jīng)過(guò)半年蓄水試驗(yàn)，余吐安全，工程進(jìn)展順利，說(shuō)明余吐加固設(shè)計(jì)合理，技術(shù)可行，很有效果。

（3）作為加固工程，由于原始數(shù)據(jù)不完整，在條件允許的情況下，應(yīng)充分深入地進(jìn)行地質(zhì)勘察，以避免施工過(guò)程中因地質(zhì)因素造成變化過(guò)大。為了不讓結(jié)算投資超過(guò)項(xiàng)目預(yù)算投資，會(huì)增加過(guò)多的項(xiàng)目金額。另外，在建設(shè)過(guò)程中，所有者、監(jiān)督、設(shè)計(jì)、建設(shè)部門(mén)緊密合作，針對(duì)中小規(guī)模的溢洪道是經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題。為了確保項(xiàng)目的安全性和經(jīng)濟(jì)可行性，需要對(duì)數(shù)據(jù)收集、布局規(guī)劃、節(jié)水計(jì)算和結(jié)構(gòu)計(jì)算進(jìn)行各個(gè)層面的檢查。并在施工過(guò)程中根據(jù)實(shí)際土木地質(zhì)條件，及時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化和變更，確保工程的順利建設(shè)。相比之下，它比其他方案具有經(jīng)濟(jì)和工程上的優(yōu)勢(shì)。

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