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摘 要:结合抄道沟水库地质勘查报告,制定了适宜该工程的除险加固设计方案。对拦河坝、溢洪道加固;输水洞改造;左岸上坝路改建;金属结构、电气设备改造等工程。实践证明,该工程除险加固效果良好,消除了水库安全隐患,有效发挥了其防洪、灌溉等综合效益。
关键词:水库大坝 除险 加固 效果较好
中图分类号:TV697 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(c)-0103-01
1 工程概况
抄道沟水库座落在青龙县境内的沙河支流上,坝址位于河北省秦皇岛市青龙县八道河镇抄道沟村,坝址以上控制流域面积12.1km2,现状水库总库容155.4万m3,是一座以防洪为主,结合灌溉、发电和养殖等综合利用的小(1)型水库。水库于1969年动工兴建,1972年主体工程完工。
水库枢纽工程主要由拦河坝、溢洪道、放水洞和电站四部分组成。拦河坝坝型为干砌石重力墙堆石坝,坝顶高程191.94m,最大坝高39.0m,坝顶长112m,宽4.0m,坝顶上游设有浆砌石防浪墙;溢洪道位于拦河坝左侧,为侧槽式溢洪道;溢流堰堰型为实用堰,堰顶高程189.06m,堰顶净宽46.0m,侧槽长42.0m;输水洞位于拦河坝右岸,由进口段、坝内埋管段和坝外钢管段组成。
2 工程除险加固前存在问题
抄道沟水库建成运用30年来,在防洪、灌溉及养殖等方面发挥了较为明显的效益。但由于水库属“三边”工程,存在着很多影响大坝安全的问题。
①坝体及上下游坝坡抗滑稳定性均不满足要求。
②大坝变形严重,上游面产生严重纵横裂缝,防渗体被破坏,危及大坝安全。
③溢洪道出口离坝脚太近,影响坝脚安全;输水洞坝外混凝土管强度不满足要求。
④输水洞检修闸阀锈蚀严重,不能工作,金属机电结构老化失修,超期服役。
⑤大坝缺少安全监测设施,不能进行正常观测;管理设施简陋。
3 工程地质条件
3.1 拦河坝工程地质条件
坝址区地质结构划分为2个工程地质单元:
第①工程地质单元:第四系全新统人工堆积碎石(rQ4),灰白色,碎石含量80%～90%,含少量壤土和砂粒。层厚3.2～42m,层底高程148.54～188.04m。
第②工程地质单元:燕山期侵入体弱风化斑状花岗岩(γ),灰白色,斑状结构,块状构造,厚度大于11.8m,底板高程低于137.14m,在坝址区分布普遍,勘探深度内未揭穿。
3.2 溢洪道工程地质条件
溢洪道地表出露及钻孔揭露地层分为两个方面,分述如下:
①斑状花岗岩:灰白色,斑状结构,块状构造,强、弱风化,强风化厚约0.3～0.5m,局部可达1.0～1.5m。
②人工堆积碎石、填筑浆砌石:浆砌石主要分布于溢流堰混凝土盖板底部,厚约0.3m,现状浆砌石里的砂浆仅局部有部分残留。
4 工程设计标准
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)划分,属小(1)型水库,工程等别为Ⅳ等,主要建筑物按4级设计。根据《防洪标准》(GB50201-94),确定水库的设计标准为50年一遇洪水,校核标准为300年一遇洪水。抄道沟水库库区地震动峰值加速度为0.05g,相当于地震基本烈度Ⅵ度区,根据《水工建筑物抗震设计规范》(SL5073-2000),建筑物的地震设计烈度为6度。
5 工程的除险加固设计
5.1 拦河坝加固设计
拦河坝为干砌石重力墙堆石坝,拦河坝加固项目主要包括上部坝体部分拆除重建和放缓下游坝坡,新建上游混凝土防渗面板及坝顶改建等。
(1)坝体改建加固。坝体改建主要项目包括上部坝体部分拆除重建、放缓下游坝坡及坝顶改建等。
本次加固将拦河坝上游重力式干砌石挡墙和下游堆石体的分别拆除至高程186.0m和181.0m,高程186.0m以上坝体均采用干砌石砌筑,高程186.0m以下坝体采用溢洪道等开挖石方填筑,最大粒径不超过0.6m,压实后孔隙率小于25%。
(2)新建上游混凝土防渗面板。新建防渗面板混凝土等级C25W8F200,顶部厚度0.5m,上游坡比1:0.6,下游坡比1:0.57,下游侧采用Φ20插筋和锚筋分别与原坝体连接,间距、排距均为1.0m,梅花型布设。混凝土面板基础嵌入建基面1.0m,面板与基岩间采用两排Φ20锚筋连接。混凝土面板设横、纵变形缝,缝距为15m。
5.2 溢洪道工程
溢洪道由溢流堰、侧槽段、水平调整段和泄槽段以及消能段五部分组成,全长122.5m,两侧开挖边坡1:0.3;溢流堰堰顶高程188.0,净宽46.0m;溢流堰下接侧槽段,长42.0m,首端底宽5.0m,末端底宽10.0m,底高程180.8m～180.37m;侧槽段下游为长16.5m水平调整段和长52.0m的泄槽段,底宽均为10.0m,底高程182.37m～177.77m;消能段位于泄槽段下游,长11.0m,底宽10.0m。
5.3 输水洞工程
改建后输水洞进口底高程仍为162.94m,孔口尺寸0.6×1.0m(宽×高),采用钢筋混凝土结构接长至新建防渗面板外部,进口处设拦污栅。下游坝坡出口进人廊道由于下游坝坡放缓接长段长4.0m,采用钢筋混凝土结构,城门洞形,宽和高均为2.0m,壁厚30cm;输水洞出口接长段长12.0m,坝内洞身采普通焊接钢管外包钢筋混凝土方案,钢管型号DN600×8mm,外包钢筋混凝土厚30cm,混凝土等级C25W6F50;钢筋混凝土基础与堆石接触范围设厚15cm的碎石垫层。
5.4 工程观测
本次加固水库设置的观测项目主要包括拦河坝坝顶垂直和水平位移观测、拦河坝坝体和坝基渗流压力观测以及库水位观测。
渗流压力观测采用测压管,沿坝轴线各布设1个坝体和坝基渗流压力观测断面。坝顶水平位移观测采用前方交会法测量,测点布置同垂直位移测点,工作基点和校核基点各设2个。
5.5 金属结构改造设计要点
抄道沟水库除险加固工程涉及金属结构的改建项目为输水洞进口拦污栅及出口控制闸阀。
改建后的放水洞进口底高程为162.94m,进口设置拦污栅,孔口尺寸为0.6m×1.3m(宽×高);出口设置2台闸阀,位于大坝下游控制室内,手动操作。
6 结论
通过分析该工程的安全隐患所在,依据规范对大坝坝坡稳定、渗透稳定性进行了分析,在拦河坝工程、溢洪道工程、输水洞工程施工中严格按施工填筑参数控制压实质量、铺筑厚度、材质级配等各项指标。工程加固后至今运行良好,故实践证明其所采取的除险加固措施达到了设计要求,取得了较好效果,值得推广。
参考文献
[1] SL174-96.水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范[S].
[2] 河北省水利水电勘测设计研究院.青龙县抄道沟水库除险加固工程初步设计报告(核定稿),2008(12).
[3] 河北省水利水电第二勘测设计研究院.青龙县抄道沟水库除险加固工程施工图审查意见书,2009(1).
关键词:水库大坝 除险 加固 效果较好
中图分类号:TV697 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(c)-0103-01
1 工程概况
抄道沟水库座落在青龙县境内的沙河支流上,坝址位于河北省秦皇岛市青龙县八道河镇抄道沟村,坝址以上控制流域面积12.1km2,现状水库总库容155.4万m3,是一座以防洪为主,结合灌溉、发电和养殖等综合利用的小(1)型水库。水库于1969年动工兴建,1972年主体工程完工。
水库枢纽工程主要由拦河坝、溢洪道、放水洞和电站四部分组成。拦河坝坝型为干砌石重力墙堆石坝,坝顶高程191.94m,最大坝高39.0m,坝顶长112m,宽4.0m,坝顶上游设有浆砌石防浪墙;溢洪道位于拦河坝左侧,为侧槽式溢洪道;溢流堰堰型为实用堰,堰顶高程189.06m,堰顶净宽46.0m,侧槽长42.0m;输水洞位于拦河坝右岸,由进口段、坝内埋管段和坝外钢管段组成。
2 工程除险加固前存在问题
抄道沟水库建成运用30年来,在防洪、灌溉及养殖等方面发挥了较为明显的效益。但由于水库属“三边”工程,存在着很多影响大坝安全的问题。
①坝体及上下游坝坡抗滑稳定性均不满足要求。
②大坝变形严重,上游面产生严重纵横裂缝,防渗体被破坏,危及大坝安全。
③溢洪道出口离坝脚太近,影响坝脚安全;输水洞坝外混凝土管强度不满足要求。
④输水洞检修闸阀锈蚀严重,不能工作,金属机电结构老化失修,超期服役。
⑤大坝缺少安全监测设施,不能进行正常观测;管理设施简陋。
3 工程地质条件
3.1 拦河坝工程地质条件
坝址区地质结构划分为2个工程地质单元:
第①工程地质单元:第四系全新统人工堆积碎石(rQ4),灰白色,碎石含量80%～90%,含少量壤土和砂粒。层厚3.2～42m,层底高程148.54～188.04m。
第②工程地质单元:燕山期侵入体弱风化斑状花岗岩(γ),灰白色,斑状结构,块状构造,厚度大于11.8m,底板高程低于137.14m,在坝址区分布普遍,勘探深度内未揭穿。
3.2 溢洪道工程地质条件
溢洪道地表出露及钻孔揭露地层分为两个方面,分述如下:
①斑状花岗岩:灰白色,斑状结构,块状构造,强、弱风化,强风化厚约0.3～0.5m,局部可达1.0～1.5m。
②人工堆积碎石、填筑浆砌石:浆砌石主要分布于溢流堰混凝土盖板底部,厚约0.3m,现状浆砌石里的砂浆仅局部有部分残留。
4 工程设计标准
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)划分,属小(1)型水库,工程等别为Ⅳ等,主要建筑物按4级设计。根据《防洪标准》(GB50201-94),确定水库的设计标准为50年一遇洪水,校核标准为300年一遇洪水。抄道沟水库库区地震动峰值加速度为0.05g,相当于地震基本烈度Ⅵ度区,根据《水工建筑物抗震设计规范》(SL5073-2000),建筑物的地震设计烈度为6度。
5 工程的除险加固设计
5.1 拦河坝加固设计
拦河坝为干砌石重力墙堆石坝,拦河坝加固项目主要包括上部坝体部分拆除重建和放缓下游坝坡,新建上游混凝土防渗面板及坝顶改建等。
(1)坝体改建加固。坝体改建主要项目包括上部坝体部分拆除重建、放缓下游坝坡及坝顶改建等。
本次加固将拦河坝上游重力式干砌石挡墙和下游堆石体的分别拆除至高程186.0m和181.0m,高程186.0m以上坝体均采用干砌石砌筑,高程186.0m以下坝体采用溢洪道等开挖石方填筑,最大粒径不超过0.6m,压实后孔隙率小于25%。
(2)新建上游混凝土防渗面板。新建防渗面板混凝土等级C25W8F200,顶部厚度0.5m,上游坡比1:0.6,下游坡比1:0.57,下游侧采用Φ20插筋和锚筋分别与原坝体连接,间距、排距均为1.0m,梅花型布设。混凝土面板基础嵌入建基面1.0m,面板与基岩间采用两排Φ20锚筋连接。混凝土面板设横、纵变形缝,缝距为15m。
5.2 溢洪道工程
溢洪道由溢流堰、侧槽段、水平调整段和泄槽段以及消能段五部分组成,全长122.5m,两侧开挖边坡1:0.3;溢流堰堰顶高程188.0,净宽46.0m;溢流堰下接侧槽段,长42.0m,首端底宽5.0m,末端底宽10.0m,底高程180.8m～180.37m;侧槽段下游为长16.5m水平调整段和长52.0m的泄槽段,底宽均为10.0m,底高程182.37m～177.77m;消能段位于泄槽段下游,长11.0m,底宽10.0m。
5.3 输水洞工程
改建后输水洞进口底高程仍为162.94m,孔口尺寸0.6×1.0m(宽×高),采用钢筋混凝土结构接长至新建防渗面板外部,进口处设拦污栅。下游坝坡出口进人廊道由于下游坝坡放缓接长段长4.0m,采用钢筋混凝土结构,城门洞形,宽和高均为2.0m,壁厚30cm;输水洞出口接长段长12.0m,坝内洞身采普通焊接钢管外包钢筋混凝土方案,钢管型号DN600×8mm,外包钢筋混凝土厚30cm,混凝土等级C25W6F50;钢筋混凝土基础与堆石接触范围设厚15cm的碎石垫层。
5.4 工程观测
本次加固水库设置的观测项目主要包括拦河坝坝顶垂直和水平位移观测、拦河坝坝体和坝基渗流压力观测以及库水位观测。
渗流压力观测采用测压管,沿坝轴线各布设1个坝体和坝基渗流压力观测断面。坝顶水平位移观测采用前方交会法测量,测点布置同垂直位移测点,工作基点和校核基点各设2个。
5.5 金属结构改造设计要点
抄道沟水库除险加固工程涉及金属结构的改建项目为输水洞进口拦污栅及出口控制闸阀。
改建后的放水洞进口底高程为162.94m,进口设置拦污栅,孔口尺寸为0.6m×1.3m(宽×高);出口设置2台闸阀,位于大坝下游控制室内,手动操作。
6 结论
通过分析该工程的安全隐患所在,依据规范对大坝坝坡稳定、渗透稳定性进行了分析,在拦河坝工程、溢洪道工程、输水洞工程施工中严格按施工填筑参数控制压实质量、铺筑厚度、材质级配等各项指标。工程加固后至今运行良好,故实践证明其所采取的除险加固措施达到了设计要求,取得了较好效果,值得推广。
参考文献
[1] SL174-96.水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范[S].
[2] 河北省水利水电勘测设计研究院.青龙县抄道沟水库除险加固工程初步设计报告(核定稿),2008(12).
[3] 河北省水利水电第二勘测设计研究院.青龙县抄道沟水库除险加固工程施工图审查意见书,2009(1).