淺談新陂水庫除險加固工程輸水涵管改建設計

張磊

摘要：通過對新陂水庫輸水涵管現場調查，發現現狀輸水涵管存在嚴重安全隱患，為保證水庫安全運行，亟需對現有輸水涵管進行改建。

關鍵詞：新陂水庫；輸水涵管；改建；設計

中圖分類號：TV697.3文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）09-89-02

1.工程概況

新陂水庫位于廣州市白云區鐘落潭鎮新陂村，水庫集雨面積2.28km²，按50年一遇洪水標準設計，500年一遇洪水標準校核。水庫死水位40.00m（珠基高程，下同），死庫容2.85萬m³，正常蓄水位47.61m，相應庫容131.94萬m²，設計洪水位48.56m，相應庫容171.89萬m³，校核洪水位48.90m，相應庫容187.13萬m³。是一座以灌溉為主，結合防洪、養殖、生態等綜合利用的小（1）型水庫。

新陂水庫輸水涵管位于大壩左側，建于1956年，為矩形拱涵，孔口尺寸為0.6 m（高）×0.4m（寬），進水口高程40m，總長為57m，最大輸水流量0.5m³×/s。由資料查得，輸水涵管兩側墻為底寬0.8m的漿砌塊石，涵頂為寬1.1m，厚0.3m鋼筋混凝土蓋板。

2.存在問題

現輸水涵管進水口閘門采用拉桿控制，啟閉拉桿銹蝕嚴重，啟閉困難，出水口段擋墻狀況較差，涵頂蓋板混凝土保護層脫落，下游無消能防沖設施。

據現場檢查，在庫水位并不高、閘門關閉情況下涵洞內仍有15cm積水，通過現場檢測發現涵管內有漏水部位，閘門存在止水老化問題。由于當時設計及施工標準較低，運行多年而未曾加固過，隱患很大，若突遇大洪水可能引發安全事故，水庫下游為人口密集區，因此，需對輸水涵管進行改建，以消除安全隱患。

3.輸水涵管設計

新建豎井式放水塔，進口段由閘室控制段、上部豎井啟閉機室、工作橋等部分組成。采用平板混凝土閘門和手電兩用啟閉機，施工時需對放水塔基礎徹底清基，由于基礎位于粉質粘土層，采用200mm厚C15素混凝土作為墊層，再澆筑C25砼塔基。

根據上表計算成果，確定本工程消力池長為13m，池深為0.9m。

3.3閘室基礎處理

根據設計圖紙，計算閘室基礎以上建筑物的自重、設備荷載及活載所產生的基礎最大承載力為80.87kPa，閘室基礎設計高程為38.90m，根據地質報告，閘室基礎處為粉質粘土層，該層承載力特征值為160kpa，故無需基礎處理可滿足設計要求。

3.4施工方案選擇

本次涵管加改建可選用大開挖和頂管兩種施工方案，具體優缺點見下表：

考慮到本工程舊涵管破損嚴重，即使封堵后仍存安全隱患，經綜合比較，本工程采用大開挖方案進行施工。

3.5開挖邊坡穩定計算

根據規范要求，選取最危險斷面進行邊坡穩定計算，本工程最危險開挖斷面為壩頂處開挖斷面，現以此斷面為例進行邊坡穩定計算，開挖斷面見下圖：根據《碾壓式土石壩設計規范》（sL274-2001），本工程施工期（非常運用條件1時）抗滑穩定最小安全系數值為1.15，采用

《理正擋土墻計算程序》進行計算。

計算條件：

圓弧穩定分析方法：簡化Bishop法

土條重切向分力與滑動方向反向時：當下滑力對待

穩定計算目標：自動搜索最危險滑裂面

條分法的土條寬度：0.500（m）

搜索時的圓心步長：1.000（m）

搜索時的半徑步長：0.500（m）

計算參數：根據本工程地質報告，區域①為素填土，7-18.2kN/m³，C=27.65，φ19.38；區域②為粉質粘土，y=18.3kN/m³，C=21.60，φ=13.15；荷載等級為汽車-10級，分布寬度為2.3m，路肩寬度為0.5m。

計算成果圖：

計算成果：

最不利滑動面：

滑動圓心=（5.880，13.920）（m）

滑動半徑=10.316（m）

滑動安全系數=1.301

綜上，最不利滑動面安全系數1.301>1.15，滿足規范要求。

4.結語

通過對新陂水庫輸水涵管改建，消除了原涵管存在的安全隱患，為水庫的安全運行和下游居民生產生活安全提供了保障。