高安市三八水庫溢洪道加固設(shè)計分析

付 亮

(江西省宜春市水利水電工程監(jiān)理有限公司工程部，江西 宜春 336000)

1 工程概況

三八水庫位于高安市獨城鎮(zhèn)安塘行政村，屬贛江水系肖江支流，壩址控制流域面積22.53 km2，總庫容1057 m3，設(shè)計灌溉面積0.14萬hm2。是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水利樞紐工程。

溢洪道位于東一副壩右端130 m的埡口處，由進水渠、控制段、5級泄槽段、5級消能段等組成，總長210 m。進水渠為天然埡口，渠底未襯砌，兩側(cè)局部設(shè)有漿砌石擋土墻，長19.5 m、寬17.5 m、底高程為57.9～58.0 m?？刂贫螌匍_敞式寬頂堰，堰頂高程58.0 m，分為6孔，每孔凈寬2.5 m，總凈寬15.0 m，長5.8 m，中墩厚 0.5 m，底板采用混凝土襯砌，兩側(cè)設(shè)漿砌石邊墻?？刂贫魏蠼游寮壭共酆臀寮壪Τ?，上級消力池和下級泄槽均為明渠段連接，共四級連接段。從進口段至第五級消力池過流底寬由17.5 m漸變至8.9 m，五級消力池的池底高程分別為54.13 m、50.65 m、47.68 m、43.87 m、40.97 m。五級消力池后接出水渠[1-3]。

2 溢洪道現(xiàn)狀存在的主要問題

通過現(xiàn)場檢查及復(fù)核計算可知：

(1)溢洪道進口段為土質(zhì)渠底；東一副壩防汛公路直接從溢洪道進水渠上通過，未設(shè)跨溢洪道交通橋；

(2)現(xiàn)狀溢洪道泄槽底板存在多處裂縫；

(3)經(jīng)復(fù)核溢洪道第一、三、五級消力池不滿足消能要求，泄槽邊墻不滿足抗沖要求，高度也不滿足要求；

(4)溢洪道樁號0+181處設(shè)置了簡易閘室，木閘門控制，并在閘門處堆大量編織袋，影響泄洪安全；

(5)溢洪道控制段及消力池底板檢測強度低于C15混凝土，不滿足規(guī)范要求。

3 溢洪道加固設(shè)計

根據(jù)溢洪道工程復(fù)核、安全鑒定結(jié)論，溢洪道加固的主要項目有：對進口段、控制段拆除重建；對泄槽段與消力池段邊墻增設(shè)混凝土壓頂，泄槽段底板拆除重建，出水渠部分襯砌處理。

3.1 加固后溢洪道泄流曲線

加固后控制段為寬頂堰，堰頂高程58.00 m，凈寬18.00 m，經(jīng)計算，庫水位與溢洪道泄流量的關(guān)系結(jié)果見表1：

表1 水庫水位～下泄流量關(guān)系

經(jīng)水文調(diào)洪演算得出其不同頻率洪水對應(yīng)的庫水位與下泄流量見表2。

表2 三八水庫調(diào)洪計算成果

經(jīng)洪水調(diào)節(jié)計算得三八水庫設(shè)計洪水位(p=2%)58.43 m，相應(yīng)庫容977萬m3，最大下泄流量10.2 m3/s；校核洪水位(p=0.1%)58.74 m，相應(yīng)庫容1028萬m3，最大下泄流量16.1 m3/s，與設(shè)計相比相差不大，出于安全角度及資料一致性考慮，本次復(fù)核采用原設(shè)計調(diào)洪成果。

3.2 溢洪道加固設(shè)計

3.2.1 進水渠設(shè)計

進水渠分為進水渠水平段與斜坡段。

進水渠水平段(溢0-025.65～溢0-017.15)長8.5 m，底寬23.20～21.00 m，底板采用0.3 m厚C20混凝土襯砌，下設(shè)0.1 m厚C15混凝土墊層，底高程為57.70 m。邊墻采用重力式C20混凝土擋土墻，墻高1.50～2.18 m，墻頂高程為59.20～59.88 m，墻頂寬0.30 m，內(nèi)坡鉛直，外坡坡度為1∶0.45。

斜坡段(溢0-017.15～溢0+000.00)長17.15 m，底寬21.00～18.00 m，底板采用0.3 m厚C20混凝土襯砌，下設(shè)0.1 m厚C15混凝土墊層，底高程為57.70～58.00 m。邊墻采用重力式C20混凝土擋土墻，墻高2.18～1.40 m，墻頂高程為59.88～59.40 m。

為保證兩岸通行，進水渠水平段新建跨溢洪道機耕橋，機耕橋采用鋼筋混凝土雙跨簡支梁橋，單跨跨徑10.0 m，中墩厚1.0 m，橋面凈寬4.5 m，橋面高程為60.90 m，橋梁平面按直線線型布置，交通橋軸線位于溢0-019.40。

3.2.2 控制段設(shè)計

控制段為寬頂堰，堰頂高程58.00 m，凈寬18.00 m，堰長5.0 m，堰底板為0.5 m厚的C25鋼筋混凝土。邊墻采用C20混凝土重力式擋土墻，墻身總高1.90 m，墻頂高程59.40 m，墻頂寬0.30 m，內(nèi)坡鉛直，外坡坡度為1∶0.45。

3.2.3 泄槽設(shè)計

泄槽設(shè)計按p=0.1%校核下泄洪水19.7 m3/s進行設(shè)計。

(1)陡槽水面線及墻高計算。經(jīng)計算，陡槽水面線及計算墻高成果見表3。

表3 泄槽水面線計算成果(下泄Q=19.7 m3/s，P=0.1%)

由計算結(jié)果可知，加固后溢洪道泄槽設(shè)計邊墻高度滿足規(guī)范要求。

(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計。泄槽段分為五級，結(jié)構(gòu)如下：

一級泄槽段(溢0+005.00～溢0+010.60)長5.60 m，底寬由17.5 m漸變至16.0 m，底坡為 1∶0.94，底板采用0.3 m厚C25混凝土襯砌，底高程為57.97～54.13 m。兩側(cè)邊墻維持現(xiàn)狀為漿砌石襯砌，墻高1.4～2.7 m。

二級泄槽段(溢0+016.70～溢0+031.20)長14.5 m，分為兩段，前段(溢0+016.70～溢0+026.50)底寬由14.5 m漸變至12.3 m，底坡為0.0026，底板采用0.3 m厚C25混凝土襯砌，下設(shè)0.1 m厚砂卵石墊層；后段(溢0+026.50～溢0+031.20)底寬由12.3 m漸變至11.4 m，底坡1∶1.27，底板采用0.3 m厚C25混凝土襯砌；兩側(cè)邊墻維持現(xiàn)狀為漿砌石襯砌，墻高1.0～1.5 m。

三級泄槽段(溢0+036.60～溢0+070.20)長33.60 m，分為兩段，前段(溢0+036.60～溢0+066.90)底寬由10.4 m漸變至9.8m，底坡為0.0019，底板采用0.3 m厚C25混凝土襯砌，下設(shè)0.1 m厚砂卵石墊層；后段(溢0+066.90～溢 0+070.20)底寬由9.8 m漸變至9.3 m，底坡1∶1.06，底板采用0.3 m厚C25混凝土襯砌；兩側(cè)邊墻為漿砌石襯砌，墻高1.0 m。清除原混凝土壓頂后，增設(shè)C20混凝土壓頂。

四級泄槽段(溢0+076.50～溢0+117.20)長40.7 m，分為兩段，前段(溢0+076.50～溢0+113.38)底寬由8.3 m漸變至8.9 m，底坡為0.0088，底板采用0.3 m厚C25混凝土襯砌，下設(shè)0.1 m厚砂卵石墊層；后段(溢0+113.38～溢 0+117.20)底寬由8.9 m漸變至7.8 m，底坡1∶0.98，底板采用0.3 m厚C25混凝土襯砌；兩側(cè)邊墻為漿砌石襯砌，墻高1.0 m。清除原混凝土壓頂后，增設(shè)C20混凝土壓頂。

五級泄槽段(溢0+122.50～溢0+188.48)長65.98 m，分為兩段，前段(溢0+122.50～溢0+184.60)底寬由6.8 m漸變至8.6 m，底坡為0.0038，底板采用0.3 m厚C25混凝土襯砌，下設(shè)0.1 m厚砂卵石墊層；后段(溢0+184.60～溢 0+188.48)底寬為8.9 m，底坡1∶1.23，底板采用0.3 m厚C25混凝土襯砌；兩側(cè)邊墻為漿砌石襯砌，墻高1.0 m。清除原混凝土壓頂后，增設(shè)C20混凝土壓頂。

(3)陡槽邊墻穩(wěn)定及應(yīng)力計算。根據(jù)規(guī)范規(guī)定，陡槽邊墻計算結(jié)果見表4。

表4 溢0+026處邊墻穩(wěn)定及應(yīng)力計算成果

由表4可知：溢洪道陡槽邊墻墻體抗滑穩(wěn)定、抗傾穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求，地基應(yīng)力均小于基礎(chǔ)承載力，滿足規(guī)范要求。

3.2.4 消力池設(shè)計

消力池按下泄流量Q=5.1 m3/s(P=3.33%)進行消能設(shè)計，采用底流消能。

(1)消力池消能計算。經(jīng)計算，成果見表5。

表5 溢洪道消力池消能成果 m

(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計。消力池段分為五級，結(jié)構(gòu)如下：

一級消力池段(溢0+010.60～溢0+016.70)長6.1 m，底寬由16.0 m漸變至14.5 m，底板高程為54.13 m，消力池末端增設(shè)尾坎，加固后池長5.1 m，池深0.5 m；兩側(cè)邊墻維持現(xiàn)狀為漿砌石襯砌，墻高2.7～2.3 m。

二級消力池段(溢0+031.20～溢0+036.60)長5.40 m，底寬由11.4 m漸變至10.4 m，底板高程為50.65 m，池長4.9 m，池深0.45 m；兩側(cè)邊墻為漿砌石襯砌，墻高1.45 m。清除原混凝土壓頂后，增設(shè)C20混凝土壓頂(400 mm×500 mm)。

三級消力池段(溢0+070.20～溢0+076.50)長6.3 m，底寬由9.3 m漸變至8.3 m，底板高程為47.66 m，消力池末端增設(shè)尾坎，加固后池長5.1 m，池深0.5 m；兩側(cè)邊墻為漿砌石襯砌，墻高1.5 m。清除原混凝土壓頂后，增設(shè)C20混凝土壓頂(400 mm×500 mm)。

四級消力池段(溢0+117.20～溢0+122.50)長5.3 m，底寬由7.8 m漸變至6.8 m，底板高程為43.87 m，池長4.8 m，池深0.55 m；兩側(cè)邊墻為漿砌石襯砌，墻高1.55 m。清除原混凝土壓頂后，增設(shè)C20混凝土壓頂(400 mm×500 mm)。

五級消力池段(溢0+188.48～溢0+194.42)長5.94 m，底寬8.9 m，底板高程為40.97 m，消力池末端增設(shè)尾坎，加固后池長4.94 m，池深0.45 m；兩側(cè)邊墻為漿砌石襯砌，墻高1.45 m。清除原混凝土壓頂后，增設(shè)C20混凝土壓頂(400 mm×500 mm)。

(3)消力池邊墻穩(wěn)定及應(yīng)力計算。計算結(jié)果見表6。

表6 溢0+120處邊墻穩(wěn)定及應(yīng)力計算成果

由表6可知：溢洪道消力池邊墻墻體抗滑穩(wěn)定、抗傾穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求，地基應(yīng)力均小于基礎(chǔ)承載力，滿足規(guī)范要求。

3.2.5 出水渠設(shè)計

溢0+194.42以后為出水渠，本次設(shè)計出水渠襯砌至溢0+317.50，全長123 m，底板采用0.1 m 厚C20混凝土襯砌，下設(shè)0.1 m砂卵石墊層，兩側(cè)邊墻為仰斜式C20混凝土擋土墻，墻高1.0 m。

4 結(jié) 語

高安市三八水庫存在泄槽底板裂縫、泄槽邊墻高度不夠、控制段及消力池底板混凝土強度不滿足規(guī)范要求等問題，文章結(jié)合工程實際，對溢洪道采取進口段、控制段拆除重建；對泄槽段與消力池段邊墻增設(shè)混凝土壓頂，泄槽段底板拆除重建等加固設(shè)計方案；經(jīng)過復(fù)核計算，結(jié)果均滿足規(guī)范要求，文章總結(jié)的一套水庫溢洪道工程加固設(shè)計思路及方法具有一定的參考借鑒價值。