金家水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)

徐星星 撫順市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，遼寧 撫順 113000

金家水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)

徐星星 撫順市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，遼寧 撫順 113000

首先確定了工程等別、建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)，然后分別從攔河壩、溢洪道和輸水洞等方面進(jìn)行水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)。

水庫(kù)除險(xiǎn)加固；工程設(shè)計(jì)

reservoir reinforcement; designing

金家水庫(kù)位于柴河上游的一級(jí)主干支流中心屯河下游，壩址位于清原縣夏家堡鎮(zhèn)金家窩棚村上游0.5km處，壩址地理位置為東經(jīng)124°51′，北緯42°13′，壩址以上集雨面積56.8平方公里，占清原縣境內(nèi)柴河流域面積的11.60%，壩址以上流域面積大致呈扇形，分中心屯、馬丈溝兩支，中心屯支流域控制面積36.8km2，馬丈溝支流域控制面積20 km2。壩址以上河道長(zhǎng)度13.6公里，河道平均比降13.0‰。

1 工程等別、建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)

金家水庫(kù)本次復(fù)核計(jì)算總庫(kù)容為698.0萬(wàn)m3，依據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定，金家水庫(kù)工程等別為四等，工程規(guī)模為小一型，樞紐永久性建筑物（大壩、溢洪道、輸水洞）等級(jí)為四級(jí)，永久性次要建筑物（溢洪道尾水渠等）為4級(jí)，臨時(shí)性水工建筑物為5級(jí)。

金家水庫(kù)下游0.5km處即為金家窩棚村和彰桓線(xiàn)省級(jí)公路，壩址下游有大面積農(nóng)田，下游15km處為夏家堡鎮(zhèn)，鎮(zhèn)內(nèi)有眾多人口及廠礦。本次水庫(kù)除險(xiǎn)加固復(fù)核根據(jù)水庫(kù)規(guī)模效益及影響范圍仍按原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用50年一遇設(shè)計(jì)，500年一遇校核。

2 攔河壩加固設(shè)計(jì)

2.1 壩頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

壩頂路長(zhǎng)300.00m，寬4.00m，本次設(shè)計(jì)將原壩頂路基下挖0.5m后回填300mm厚沙礫料并壓實(shí)，再澆筑200mm厚砼路面。頂面向下游放坡，坡度設(shè)計(jì)為2%。下游側(cè)增設(shè)邊沿石，采用水磨面花崗巖條石。

2.2 上游塊石護(hù)坡設(shè)計(jì)

通過(guò)本次設(shè)計(jì)復(fù)核，原護(hù)坡砌石塊徑較小，護(hù)砌厚度較薄且無(wú)墊層，本次加固拆除部分原有護(hù)坡，增設(shè)墊層，采用標(biāo)準(zhǔn)塊徑石料護(hù)坡。

2.3 下游碎石護(hù)坡設(shè)計(jì)

下游壩坡由于在建設(shè)期資金不足，鋪設(shè)的石渣護(hù)坡，凹凸不平，薄厚不均，局部露土，造成壩坡沖刷，不滿(mǎn)足規(guī)范的要求。本次加固按原設(shè)計(jì)壩坡整平。突起處削坡，低洼處用石渣填平，重新填筑10cm厚碎石護(hù)坡。碎石選用石質(zhì)堅(jiān)硬無(wú)風(fēng)化、粒徑均勻的石料。

2.4 排水體設(shè)計(jì)

現(xiàn)狀排水體砌體塊徑小，大部分為風(fēng)化石料，片狀、尖頂狀較多。本次加固拆除原有排水體部分塊石，新建排水體標(biāo)準(zhǔn)塊石。

2.5 防浪墻設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)將原防浪墻全部拆除，重新修建鋼筋混凝土防浪墻，墻頂高程為22.50m，底高程為20.00m，結(jié)構(gòu)形式為L(zhǎng)型擋墻,墻厚0.4 m，底寬2.0m，在與黏土心墻結(jié)合處設(shè)0.4m（寬）×0.7m（深）的防滲齒槽插入心墻。

防浪墻允許滲徑長(zhǎng)度計(jì)算：

式中：L —防滲長(zhǎng)度，m；

C —滲徑系數(shù)，C＝1；

△H —上下游水位差。

則防滲長(zhǎng)度

防浪墻滲徑滿(mǎn)足要求。

3 溢洪道加固設(shè)計(jì)

3.1 進(jìn)口漸變段設(shè)計(jì)

進(jìn)口漸變段寬度由60m漸變到40m。左邊墻貼山坡，首段插入山體內(nèi)。原右邊墻全部拆除，新建的右邊墻改為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，首段插入壩體。

3.2 堰體控制段設(shè)計(jì)

堰體控制段由堰體段及左右邊墻組成，堰長(zhǎng)40.0m，由于高速水流的作用，堰面混凝土產(chǎn)生氣蝕破壞，本次設(shè)計(jì)將溢流堰表面混凝土鑿除0.5m后澆筑C20鋼筋混凝土，溢流堰堰型為曲線(xiàn)型實(shí)用堰，堰頂高程16.0m。

3.3 收縮段、陡槽段和出口挑流消能段設(shè)計(jì)

陡坡收縮段底寬由40.00m漸變到30.00m，底高程從14.50m降到6.50m，比降為0.20，由于多年運(yùn)行凍融破壞和施工質(zhì)量較差，在高速水流的作用，混凝土產(chǎn)生氣蝕破壞，本次加固設(shè)計(jì)將原有底板全部拆除，澆筑0.5m厚鋼筋混凝土底板。兩岸漿砌石邊墻拆除，重新澆筑鋼筋混凝土邊墻。

陡槽段為底寬30.00m的順直段，陡槽段為兩個(gè)變坡段，在高程2.18m處變坡，第一陡坡段坡比系數(shù)i＝0.075，第二陡坡段坡比系數(shù)i＝0.035，底寬30.00m，邊墻高2.20m，溢洪道底板為鋼筋混凝土襯砌、邊墻為漿砌石砌筑。底板由于高速水流的氣蝕破壞，鋼筋外露，本次將原有底板拆除，澆筑0.5m厚鋼筋混凝土。兩岸漿砌石邊墻經(jīng)多年運(yùn)行凍融破壞，多處發(fā)生縱橫向裂縫，本次加固設(shè)計(jì)兩岸漿砌石邊墻全部拆除，新建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)擋土墻。

出口挑流消能段底寬為30.00m。消能段結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，消能段長(zhǎng)10.00 m，原有挑坎由于氣蝕和施工質(zhì)量差，混凝土大范圍剝落，鋼筋外露并嚴(yán)重銹蝕，且挑出水舌對(duì)河床沖擊能量大減，至今還沒(méi)形成沖坑，水墊消能效果不明顯，入河余能較大，沖刷嚴(yán)重。故將原有挑坎全部拆除。本次設(shè)計(jì)消能方式采用連續(xù)式挑流鼻坎，防沖齒墻深度按沖坑安全反坡確定，與下游河床相銜接，沖坑末端接明渠。

本次設(shè)計(jì)溢洪道下游沖坑防護(hù)采用石籠柔性結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深大于沖坑安全反坡1.0m深，下接尾水渠，左岸保護(hù)對(duì)象為彰桓線(xiàn)省級(jí)公路和金家窩棚村，斷面型式為均質(zhì)土堤，堤身填筑料為砂礫石，堤頂寬4.0m，迎水坡為鋼筋混凝土擋墻。背水邊坡坡比為1：2.0，坡面全部采用生物防護(hù)。右岸為通向大壩、水庫(kù)管理所和馬丈溝村的交通道路，堤防斷面形式同左岸。

4 輸水洞加固設(shè)計(jì)

輸水洞工程位于大壩右岸，為隧洞式有壓圓拱洞斷面，主洞斷面尺寸為1.0m×1.20m，洞長(zhǎng)143.80m，最大泄量8.10m3/s。由進(jìn)口段、進(jìn)口方涵段、進(jìn)口豎井閘門(mén)控制段、閘后漸變段、主洞洞身段、出口漸變段、岔管段、出口圓涵段、閘閥室段、出口消力段、尾水土渠段所組成。

進(jìn)口段為八字墻式進(jìn)口段，長(zhǎng)度為4m，底高程為2.90m，上設(shè)攔污柵，以下長(zhǎng)度11.25m段內(nèi)為斷面尺寸（洞內(nèi)）b×h＝1.00×1.20m的矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以下為3.8m長(zhǎng)的漸變段（由方型變圓拱形），拱形斷面尺寸（洞內(nèi)）b×h＝1.00×1.20m，內(nèi)層為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)襯砌，外層為漿砌石結(jié)構(gòu)砌筑。在進(jìn)口下游57m處為豎井，底高程為-0.90m，豎井?dāng)嗝娉叽鐬?.00×4.05m，閘門(mén)豎井頂部設(shè)平臺(tái)及控制室，頂高程為22.00m。底高程為-0.90m，井內(nèi)設(shè)1扇平面潛孔鋼閘門(mén)，作為檢修閘門(mén)，采用一臺(tái)10噸的卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)。豎井表面混凝土嚴(yán)重剝蝕，本次設(shè)計(jì)將剝蝕部位鑿除露出鋼筋，重新澆筑高標(biāo)號(hào)混凝土填充。檢修閘門(mén)后為啟閉鋼閘閥，直徑1.0m，豎井后為漸變段（由方變圓拱）。輸水洞洞身段出山體后有45米長(zhǎng)由于多年運(yùn)行基礎(chǔ)沉陷以及當(dāng)初冬季施工，養(yǎng)護(hù)條件不夠，造成管道混凝土結(jié)構(gòu)多處破壞，嚴(yán)重漏水，本次設(shè)計(jì)拆除漏水段混凝土，內(nèi)襯壁厚8mm的鋼管后重新澆筑。在進(jìn)口下游65m 處向左轉(zhuǎn)角164°30′，進(jìn)口下游143.8m以下為出口段。出口底高程為-1.0m。出口前為漸變段，由圓拱形變?yōu)閳A形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。出口20m處設(shè)分岔管，右側(cè)為發(fā)電引水管道，左側(cè)為灌溉管道，均為現(xiàn)澆圓涵管道，管道內(nèi)徑為1.00m，內(nèi)襯壁厚8mm的鋼管，管道斷面混凝土結(jié)構(gòu)外形尺寸為b×h＝1.50×1.70m的矩形。灌溉管道在岔管分叉點(diǎn)以下27.3m處設(shè)直徑為1.00m的閘閥，閘閥上下為壁厚8mm的鋼管，閘閥處設(shè)置閘閥控制室。灌溉管道末端底高程為-1.0m，閘閥下為連接段及消力池段共長(zhǎng)為19.70m，消力池池寬2.0～4.5m，長(zhǎng)14.9m。下接尾水渠。

輸水洞承擔(dān)下游農(nóng)業(yè)灌溉任務(wù)，設(shè)計(jì)流量為農(nóng)業(yè)灌溉用水流量。下游農(nóng)業(yè)用水流量為1.12 m3/s。

根據(jù)徑流調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果，農(nóng)業(yè)灌溉最大月供水量為245.46萬(wàn)m3，則農(nóng)業(yè)灌溉供水流量為

為保證最低設(shè)計(jì)流量，按擴(kuò)大20%計(jì)算，輸水洞供水流量為1.12 m3/s。

Designing for Jinjia Dam Reservoir Reinforcement

Xu Xingxing Water Resource Investigation and Design Institute of Fushun City，F(xiàn)ushun 113000, Liaoning, China

The project scale, building level and the standard of the flood was determined at first. And then, this paper do the designing of the reservoir reinforcement project which involve the staudamm, spillway, water conveyance tunnel and so on.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.07.028