高安市三八水庫溢洪道加固設計分析

付 亮

(江西省宜春市水利水電工程監理有限公司工程部，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，設計灌溉面積0.14萬hm2。是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養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，兩側局部設有漿砌石擋土墻，長19.5 m、寬17.5 m、底高程為57.9～58.0 m。控制段屬開敞式寬頂堰，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，兩側設漿砌石邊墻。控制段后接五級泄槽和五級消力池，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 溢洪道現狀存在的主要問題

通過現場檢查及復核計算可知：

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

(2)現狀溢洪道泄槽底板存在多處裂縫；

(3)經復核溢洪道第一、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，不滿足規范要求。

3 溢洪道加固設計

根據溢洪道工程復核、安全鑒定結論，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，經計算，庫水位與溢洪道泄流量的關系結果見表1：

表1 水庫水位～下泄流量關系

經水文調洪演算得出其不同頻率洪水對應的庫水位與下泄流量見表2。

表2 三八水庫調洪計算成果

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

3.2 溢洪道加固設計

3.2.1 進水渠設計

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，內坡鉛直，外坡坡度為1∶0.45。

3.2.3 泄槽設計

泄槽設計按p=0.1%校核下泄洪水19.7 m3/s進行設計。

(1)陡槽水面線及墻高計算。經計算，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%)

由計算結果可知，加固后溢洪道泄槽設計邊墻高度滿足規范要求。

(2)結構設計。泄槽段分為五級，結構如下：

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。兩側邊墻維持現狀為漿砌石襯砌，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；兩側邊墻維持現狀為漿砌石襯砌，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；兩側邊墻為漿砌石襯砌，墻高1.0 m。清除原混凝土壓頂后，增設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；兩側邊墻為漿砌石襯砌，墻高1.0 m。清除原混凝土壓頂后，增設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；兩側邊墻為漿砌石襯砌，墻高1.0 m。清除原混凝土壓頂后，增設C20混凝土壓頂。

(3)陡槽邊墻穩定及應力計算。根據規范規定，陡槽邊墻計算結果見表4。

表4 溢0+026處邊墻穩定及應力計算成果

由表4可知：溢洪道陡槽邊墻墻體抗滑穩定、抗傾穩定均滿足規范要求，地基應力均小于基礎承載力，滿足規范要求。

3.2.4 消力池設計

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

(1)消力池消能計算。經計算，成果見表5。

表5 溢洪道消力池消能成果 m

(2)結構設計。消力池段分為五級，結構如下：

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，消力池末端增設尾坎，加固后池長5.1 m，池深0.5 m；兩側邊墻維持現狀為漿砌石襯砌，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；兩側邊墻為漿砌石襯砌，墻高1.45 m。清除原混凝土壓頂后，增設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，消力池末端增設尾坎，加固后池長5.1 m，池深0.5 m；兩側邊墻為漿砌石襯砌，墻高1.5 m。清除原混凝土壓頂后，增設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；兩側邊墻為漿砌石襯砌，墻高1.55 m。清除原混凝土壓頂后，增設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，消力池末端增設尾坎，加固后池長4.94 m，池深0.45 m；兩側邊墻為漿砌石襯砌，墻高1.45 m。清除原混凝土壓頂后，增設C20混凝土壓頂(400 mm×500 mm)。

(3)消力池邊墻穩定及應力計算。計算結果見表6。

表6 溢0+120處邊墻穩定及應力計算成果

由表6可知：溢洪道消力池邊墻墻體抗滑穩定、抗傾穩定均滿足規范要求，地基應力均小于基礎承載力，滿足規范要求。

3.2.5 出水渠設計

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

4 結 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范要求等問題，文章結合工程實際，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混凝土壓頂，泄槽段底板拆除重建等加固設計方案；經過復核計算，結果均滿足規范要求，文章總結的一套水庫溢洪道工程加固設計思路及方法具有一定的參考借鑒價值。