良图沟水库加固设计的稳定计算

2014-02-10 03:48李淑慧宋景刚
科技创新与应用 2014年4期
关键词:除险加固溢洪道大坝

李淑慧 宋景刚

摘 要:良图沟水库是一座以防洪、灌溉、养殖为主的综合利用的小一型水库。存在坝高不够、输水洞漏水、溢洪道无边墙、大坝缺少观测设施等安全隐患,因此必须对水库采取除险加固措施。为了提高水库的经济效益和社会效益,保证水库的整体稳定,对大坝、溢洪道、输水洞三部分进行改造,使溢洪道整体稳定和泄流能力达到防洪要求。

关键词:水库;除险加固;大坝;溢洪道;输水洞

良图沟水库为粘土心墙坝,水库枢纽的主要建筑物包括大坝、溢洪道、输水洞三部分,水库运行30多年无人管理,坝高不满足防洪要求,前后坝坡较陡,前坝坡块石风化严重,局部坝体已裸露在外,坝体有被淘涮的危险,但未发现有渗漏及管涌现象,后坝脚未见排水体。溢洪道因运行多年,底板风化,输水洞进口闸门及启闭设备不能正常工作。诸多问题对水库安全运行不利,急待解决。

1 坝体加固方案

大坝加高,坝顶高程为202.76米,防浪墙顶高程203.96米,坝顶宽为4米,防渗体为钢筋混凝土防渗墙,顶宽0.5米,为重力式断面,前后坝坡坡比均为1:2.5,前坝坡0.3米厚干砌块石,0.2米厚碎石,0.1米厚粗砂。后坝坡0.1厚碎石护坡,后坝脚设棱体排水。

2 溢洪道加固方案

溢洪道底板拆除重新衬砌0.3米厚钢筋砼,低洼处用毛石混凝土填筑,左侧边墙拆除重建,右侧山体风化带新建90米边墙,溢洪道尾端15米设铁线石笼护坦。

3 输水洞加固方案

输水洞进口清淤,增设启闭设备,对工作桥启闭台进行维修,出口消力池拆除重建。考虑水库淤积问题,进口抬高,在输水洞前建钢筋混凝土竖井,井顶高程为新设计水库死水位。

4 大坝加固设计

因水库大坝坝高不满足防洪要求,需要加高1.5米,心墙现顶高程201.1米不变,设钢筋混凝土防渗和防浪墙,大坝前后坝坡坡比均为1:2.5,重新铺砌30cm干砌块护坡、20cm厚碎石垫层、10cm厚砂垫层,后坝坡10cm碎石护坡,后坝脚设棱体排水。

(1)设计洪水位加正常运用情况的坝顶高程

(2)校核洪水位加非正常运用情况的坝顶高程

以上计算成果,设计防洪标准P=3.33%的坝顶高程202.12米,校核防洪标准P=0.33%的坝顶高程203.96米。取其大值,现状坝顶高程为202.45米,该坝顶高程高于现状坝顶高程,说明现坝高不满足要求。

5 大坝渗流稳定计算

(1)计算工况:依据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》确定。

1)正常工作条件:①正常蓄水位上、下游坡的稳定渗流期;②设计洪水位上、下游坡的稳定渗流期;③1/3水位上、下游坡的稳定渗流期;2)非常运用条件:校核洪水位上、下游坡的稳定渗流期

(2)计算原理:采用北京理正软件设计研究院编制的《理正边坡稳定分析软件》计算坝坡抗滑稳定安全系数。

经计算可知,边坡稳定系数大于规范允许的安全系数,所以土坝的边坡是稳定的。

6 溢洪道加固设计

位于右岸開敞式溢洪道,由进口引渠段、宽顶堰、陡坡段组成,全长223.5m,堰顶高程198m,净宽25.0m,堰长15米,引渠段长5米,陡坡段长度193.5m,底坡0.01。底板低洼不平,其中有20米长2米多深的坑,本次溢洪道表面清淤后,底板重新衬砌,厚度为0.3米,两侧边墙一部分产生倾覆,本次拆除重新砌筑,右侧山体段一部分岩体风化,本次在山体风化带修90米边墙,以利于工程排险。

采用300年一遇洪水标准对溢洪道控制段进行泄洪安全复核。进口引渠段及堰体段采用明渠均匀流进行计算,陡槽段按300年一遇洪水相应最大泄量为342.07m3/s分段求和法进行水面线推求。

3)用分段求和法试算陡坡段水面线。

从计算结果上看,溢洪道边墙满足于《水利枢纽工程除险加固近期非常运用洪水标准的意见》300年一遇洪水的要求。从以上计算结果可知,溢洪道墙体高满足300年一遇泄量要求,不需要加高。但溢洪道边墙局部产生倾覆,浆砌石墙体冻融严重,当时是“三边”工程,施工质量得不到保证,本次边墙全部拆除重建。

7 溢洪道新建边墙稳定计算

7.1 桩号0+012段墙体稳定计算:墙高6米、坡比1:0.5,其它数据同前。

6)基础底面积土上的摩擦系数Kh

(满足要求)

7)抗倾覆力矩与倾覆力矩

倾覆力矩=370

7.2溢洪道桩号0+85段原重力式挡土墙的稳定计算:

7)抗倾覆稳定安全系数1.05

满足稳定要求。

8 结论与建议

根据大坝现状加固方案准备了三个,第一方案是前后坝坡培厚加高,粘土心墙加高到校核洪水位203.24米;第二方案是大坝坝坡在培厚后满增设钢筋混凝土防渗墙,坝顶加防浪墙;第三方案是在大坝培厚后不加高大坝,加宽溢洪道。因良图沟水库坝坡不满足稳定要求,粘土心墙不满足防渗要求,所以无论选择哪种方案,都要前后坝坡培厚至稳定状态,第一方案水库淤积严重,库区取土方便,但交通不便,筑坝材料要二次倒运,且防渗体不满足防冻要求,第三方案从除险加固方面考虑比较合理,但是溢洪道右侧山体后是耕地,如果拓宽溢洪道,那么就需要征占地,投资会相对较大些,而大坝加高0.3米后再加1.2米的防浪墙是比较经济科学的。所以建议选择第二方案。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准《溢洪道设计规范》SL274-2001.

[2]《辽宁省大中型病险水库除险加固初步设计大纲》.

[3]辽宁省小(Ⅰ)型水除险加固工程初步设计编制规程.

作者简介:李淑慧(1970-),女,辽宁朝阳人,高级工程师。

宋景刚(1968-),男,辽宁朝阳人,高级工程师。

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