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金子河水库除险加固工程设计简述

日期:2016-7-8 14:46:39 来源:转载 浏览数:
 
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   1 ·工程概况
    金子河水库位于临汾市尧都区县底镇许村东北,是黄河流域汾河水系巨河一级支流金子河上的一座以灌溉为主,兼顾防洪、养殖的小型水库。总库容为99 万m3,坝址以上控制流域面积23.4 km2,流域长度8.5 km。水库兴建于1976 年,一期建设为水中倒土坝,坝高16 m,二期为碾压土坝,坝高11 m,1982 年投入运行。水库设计灌溉面积266.67 hm2,主要保护下游1 个村庄和2 个企业1 000 余人、133.33 hm2 耕地的防洪安全任务。水库运行近30 年来,为水库附近农村农业增产、农民增收做出了巨大贡献,但因水库先天条件不足,加之年久失修,存在诸多安全隐患。2009 年7 月省水利厅组织有关专家进行安全鉴定,结论为Ⅲ类坝。实施水库除险加固工程,对保证水库正常运行和下游地区的防洪安全具有十分重要的意义,同时对进一步发挥效益和服务地方经济建设具有重要的促进作用,因此必须对其进行除险加固。
    2· 工程现状及存在问题分析
    水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水管组成。大坝坝体为均质土坝,坝顶长150 m,坝顶宽3 m,最大坝高27 m,坝顶高程582 m,正常高水位576.3 m,汛限水位577.4 m,上游坝坡比从上至下为1∶2.5,1∶3,下游坝坡比从上至下为1∶2,1∶2.5。坝顶无防浪墙,路面为原填土面,上游坝坡护砌损坏严重,下游坝坡无护坡,杂草丛生,有冲沟和多处塌陷。溢洪道位于大坝左岸,宽浅式矩形断面,进口底高程578.9 m,最大宽度8 m,高3.1 m,长105 m,纵坡1/520,无衬砌及消能设施。输水管进口型式为卧管,卧管位于库区左岸,输水管采用直径426 mm 的铸铁管,进口高程561.0 m。根据安全鉴定结果,主要存在以下问题:一是坝顶宽度不符合规范要求,上游坡稳定安全系数不满足规范要求且护砌损坏,下游坝坡未设排水设施;二是溢洪道现状尺寸不规则,无衬砌及消能设施,不能正常泄洪,存在行洪安全隐患;三是坝下输水管漏水,造成下游坝坡局部塌陷;四是上坝道路狭窄、陡峭,无法满足水库防汛抢险要求。
    3 ·除险加固设计方案
    3.1 大坝整治工程
    上游坝坡整治:首先清除坝坡损坏的护坡,坝坡分两级,一级坝坡582~576.5 m,坡比1∶2.5,576.5 m 处设2 m 宽马道,二级坝坡576.5~555 m,坡比1∶3。护坡采用浆砌15 cm 厚C25 混凝土预制300 mm 六棱块,下设垫层,垫层采用50 cm 厚的粗砂。
    下游坝坡整治:将下游坝坡坡面清除0.5 m,然后培厚至设计断面。下游坝坡分两级,一级坝坡582~573 m,坡比1∶2.5,573 m 处设2 m 宽马道;二级坝坡573~555 m,坡比1∶3。为防止雨水对下游坝坡的冲刷,在坝轴桩号0+076 处设300 mm×300 mm 的砌砖横向排水沟,并在左右岸坡设300 mm×300 mm 的砌砖排水沟,纵向排水沟设在下游马道,纵横排水沟相互连接。溢洪道开挖的部分石渣运至下游坝坡坡脚碾压,作为下游坝坡贴坡排水之用。
    坝顶整治:下游坝坡培厚至设计断面后,坝轴线向下游偏移1 m,坝顶宽度5 m,坝顶设20 cm 厚泥结石路面,坝顶上游侧设1 m 高砌砖防浪墙。为便于雨天排水,坝顶路面向下游倾斜2%的坡度,坝顶下游侧设300 mm×300 mm 的砌砖纵向排水沟,并与下游坝坡的横向排水沟及岸坡排水沟相接。
    3.2 溢洪道完建工程
    溢洪道位于大坝左岸,与坝轴线相交点桩号为0+006.2。控制堰为无坎宽顶堰,进口底高程576.4 m,进口净宽2 m×5 m,校核泄量171.43 m3/s,设计泄量60.6 m3/s。消能防冲方案采用挑流型式。改建溢洪道总长124.22 m,桩号溢0-041—溢0+083.22,由引渠段、控制段、泄槽段、挑流段及防冲护坦组成。
    引渠段长41 m,桩号溢0-041—溢0-010 段底坡为0,高程575.4 m,桩号溢0-010—溢0+000 段底坡为-1/10,进口为不规则喇叭型,向上游呈扩散布置。
    控制段长15 m,桩号溢0+000—溢0+015,进口为无控制矩形无坎宽顶堰,堰顶高程576.4 m,底坡0,共2 孔,每孔净宽5 m,闸墩与底板为整体式结构。
    泄槽段全长55 m,桩号溢0+015—溢0+070,设计纵坡1/10。桩号溢0+015—溢0+025 断面由矩形断面变为梯形断面,左侧为贴坡式挡墙,坡比1∶0.5。溢0+015—溢0+035 段为泄槽收缩段,长20 m,底宽由10.8 m 收缩到8 m,溢0+035—溢0+070 段为泄槽等宽段,长35 m,底宽8 m,下游接挑流段。
    挑流段全长8.22 m, 桩号溢0 +070—溢0 +078.22。溢0+070—溢0+071.79 段为陡坡段,溢0+071.79—溢0+078 段为反弧段,反弧半径为14.071 m,鼻坎挑射角20°,坎顶高程571.5 m。挑流段后接5 m长防冲护坦,对应桩号溢0+078.22—溢0+083.22。
    3.3 输水管改建工程
    输水管改建工程位于大坝左岸,在大坝0+065 处新建输水涵管及距此处坝轴线55.8 m 的库区内新建阀门井,输水涵管采用直径1 500 mm 的预应力钢筋混凝土管,总长84 m,坝体内其中70 m 采用顶管法施工,下游10 m 采用开挖施工,钢筋混凝土管内设直径500 mm 的钢管,混凝土管进口与内设钢管之间采用C20 混凝土现浇封堵。输水钢管长157 m,进口高程568.12 m(死水位),进口设工作阀门及备用阀门2 道。阀门井为C25F150W4 钢筋混凝土现浇结构,进口采用八字型翼墙。操作室为砖混结构,操作室与坝顶由工作桥连接,桥长50.4 m,桥面宽1.6 m,共4 跨。管道在下游坝坡出口设浆砌石挡墙及八字型翼墙,管道转折部位设C20 混凝土现浇镇墩,管道与下游扬水站水池连接。
    由于输水涵管采用顶管法施工,故管道外壁可能存在渗漏通道。为防止管道外壁接触渗漏对大坝安全产生不利影响,采用管身反压灌浆进行处理,施工时在管内钻孔灌浆,钻孔孔径50 mm,根据管身尺寸每排设6 个孔,排距2 m,钻孔伸入管身外坝体50 cm,灌浆材料采用水泥浆,灌浆完毕后将孔周围凿毛洗净,以1∶3 水泥砂浆封口磨平。管身反压灌浆处理后可在管身外壁形成一层保护层,防止管壁外侧填土被水冲走、掏空,形成漏水通道,消除大坝坝体安全隐患。
    4· 施工设计
    4.1 土石方开挖
    石方开挖采用浅孔、小药量爆破和撬挖,避免对基础产生破坏,开挖料运至下游坝坡坡脚,起到下游坡脚压重和反滤的作用。其建基面在浇筑底板混凝土前,进行彻底清理和冲洗。土方开挖采用1.0 m3 挖掘机挖装,8 t 自卸汽车运输,并预留20 cm 保护层人工修正至设计高程。
    4.2 浆砌石施工
    浆砌石应严格按设计标准分段施工,砌筑时应分层砌筑,同一层砌体应内外搭接、错缝砌筑,石块间用砂浆黏接,在砌筑过程中,不可采用先堆积石块再进行灌浆的方法,并注意预埋件的埋设,防止与石块直接接触。砌石中断时应做好中断面的处理,并加以遮盖。下次砌筑前原砌层表面应进行清扫和湿润。
    4.3 混凝土工程施工
    混凝土施工中严格按照确定的混凝土配合比进行。混凝土熟料的生产采用自动称量式拌合楼拌制,垂直运输采用塔吊,仓面运输采用机动小三轮配合人工入仓,插入式振捣器振捣。当浇筑间歇超过允许时间时,对原先浇筑的混凝土进行凿毛处理。
    4.4 坝坡整治施工
    大坝上游坝坡整治须将现状坝坡清除0.3~0.5 m,以保证新旧坝体结合良好。所需土料在土料场采用1.0 m3 挖掘机挖装,8 t 自卸汽车运输至工作面,土料回填按照铺土、平土、洒水、压实、质检、刨毛等工序进行,并预留一定的削坡余量,填筑土压实度不小于0.96,人工削坡后铺粗砂垫层,人工整平反滤层后进行混凝土预制块砌筑施工,要求表面平整,坡度顺直。大坝下游坝坡整治时需清除表层土0.3~0.5 m,然后进行土料的回填,分层压实后,按设计断面人工削坡整平,并进行纵横排水沟的施工,溢洪道开挖的部分石料可用于下游坝坡坡脚贴坡排水。
    5· 结语
    通过采取除险加固措施,消除了金子河水库大坝、溢洪道、输水管等方面存在的安全隐患,确保了水库的安全运行,发挥了更大的经济效益。

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