白龜山水庫尾水渠水毀修復工程設計實例

【摘要】河南省白龜山水庫泄洪閘尾水渠水毀修復工程設計中，根據其破壞整體情況和工程地質條件，探索性嘗試了鋼筋混凝土地下連續墻的修復方案，達到了良好的功效。

【關鍵詞】水毀工程修復；設計方案；地下連續墻

1.工程概況

白龜山水庫位于淮河流域沙穎河水系沙河干流上，壩址位于河南省平頂山市西南郊廟候村，因攔河壩、順河壩中間泄洪閘處有一座白龜山而得名。上游有昭平臺水庫，下游有泥河洼滯洪區，是以防洪、城市供水為主，兼顧灌溉等綜合利用的大（2）型年調節半平原水庫。水庫控制流域面積2740km2，水庫興建于1958年，1966年竣工。為了提高水庫防洪標準，1998年進行了除險加固，2006年完成，加固后總庫容9.22億m3。

2、水毀工程修復設計

2.1工程選址

從工程現場情況分析，防沖堰下游尾水渠中間有較寬的深槽，地勢較低，施工困難。因此，工程可以選擇的位置在交通橋至原漿砌石防沖堰之間大約100m的范圍內。由于該處尾水渠總寬度在250m以上，為了盡量減少地下連續墻的長度，結合該處地形進行布置，選擇距離防沖堰上游30～90m的位置，既可盡量避開不利的地勢，也可保證地下墻兩端插入下游渠段較為穩定且地勢較高的河灘地段，避免地下墻從兩端發生破壞。

2.2工程布置

分別在樁號0+916.00和0+927.40設置C30鋼筋混凝土地下連續墻，上游墻墻厚為0.6m，下游墻墻厚為0.8m，長度均為160m，上、下游地下連續墻墻頂每隔2m設置一根C25鋼筋混凝土梁進行連接，連接梁的斷面尺寸為0.5×1.0m，連接梁之間的渠底采用30cm厚C15混凝土砌石加10cm厚C25混凝土進行護砌，并在C25混凝土中配直單層鋼筋網。為了銜接上、下游渠底，在樁號0+910.00～0+916之間設置1：3的斜坡段，斜坡段長度為6.0m，寬度與地下連續墻相同，亦為160m，斜坡段采用25cm厚C25混凝土護砌，斜坡段的起、始位置均設置深齒槽。

根據尾水渠的實際情況以及近年來水毀發生的情況，尾水渠遭到破壞并產生沖坑的位置一般是在渠道中間部分，兩邊河灘地勢較高也比較穩定，因此地下連續墻只在尾水渠中間設置，并未深入兩岸河堤內。結合周圍地形，地下連續墻總長度設為160m，為使水流集中于中間部位，避免沖刷兩端，將地下墻中間115m～120m長度范圍頂部高程降為83.20m，而左右兩端10m～15m范圍頂部高程為85.20m，另外還設有2段各為10m長的過渡段。

根據地質勘探情況，下游地下連續墻墻身進入粘土巖3m左右，上游地下連續墻墻身進入巖面即可，上、下游地下連續墻墻底高程根據施工時實際地層情況進行調整。

2.3渠道整治和護砌

對于0+916.00以上部分尾水渠進行適當的整理和護砌。尾水渠樁號0+900.00至交通橋之間損壞的漿砌石護底按原尺寸進行修復。0+900.00～0+916.00之間沖溝進行回填壓實處理，其余部分根據地形和地下連續墻位置斷面進行整治，使得水流順暢并盡可能集中于中間。

2.4地下連續墻嵌固深度計算

a基本資料

地下連續墻墻體采用C30鋼筋混凝土，密度g=24.5 kN/m3。根據勘探資料和工程布置情況，下游地下墻底部應插入粘土巖層。

按可能發生的最危險時的狀況來進行計算，假設此時下游中砂層被淘空，砂礫石層部分遭到破壞，下游形成深度7m左右的深坑。

b計算工況

工況1：尾水渠不泄洪，上游水位81.5m，下游水位81.0m；

工況2：泄洪閘下泄50年一遇洪水時，尾水渠水位92.45m；

c地下連續墻最小嵌固深度Dmin計算

本方案將AC視為拉桿，CD視為錨釘，根據根據力矩平衡求得支護結構AB墻的最小入土深度Dmin。h為上下游填土高程差，計算中取h=8.2m。D為連續墻插入深度。經過計算，連續墻嵌固深度和隆起驗算計算成果見表2-1。

e拉桿AC內力求解

根據彎矩平衡由即可求得拉桿AC拉力。取嵌固深度D=6m。按每隔2.75m設置一根拉桿計算。拉桿AC內力計算結果見表2-2。

2.5地下連續墻結構計算

a基本資料

地下連續墻內力計算只針對下游墻進行計算。根據下游連續墻結構布置和槽段劃分情況，采用抗滑樁計算方式，以每個槽段做為一整體進行計算。

b計算工況

（1）工況1：尾水渠不泄洪，上游水位81.5m，下游水位81.0m；

（2）工況2：泄洪閘下泄50年一遇洪水時，尾水渠水位92.45m。

c內力計算

樁身內力計算采用彈性地基反力法，本次計算采用“M”法。

計算軟件采用《北京理正巖土系列軟件4.5版》。

主要計算參數：樁長為14.2m，考慮地下墻下游中砂層全部被破壞，砂礫石層部分被破壞，此時嵌入深度為6～7m。砂卵石的比例系數m為50MN/m4；粘土巖比例系數m為50MN/m4；墻后填土綜合內摩擦角： 28°；墻背與墻后填土綜合摩擦角： 26°。計算結果見表2-3。

3、結 語

目前，該項工程已按設計方案實施完畢，交付運行，經過近四年的運行情況來看，取得了很好的防滲效果。

作者簡介：李德明（1983.8.17），男，漢族，河南項城人，工程師，主要從事工程建設與管理工作。