白龟山水库尾水渠水毁修复工程设计实例

【摘要】河南省白龟山水库泄洪闸尾水渠水毁修复工程设计中，根据其破坏整体情况和工程地质条件，探索性尝试了钢筋混凝土地下连续墙的修复方案，达到了良好的功效。

【关键词】水毁工程修复；设计方案；地下连续墙

1.工程概况

白龟山水库位于淮河流域沙颖河水系沙河干流上，壩址位于河南省平顶山市西南郊庙候村，因拦河坝、顺河坝中间泄洪闸处有一座白龟山而得名。上游有昭平台水库，下游有泥河洼滞洪区，是以防洪、城市供水为主，兼顾灌溉等综合利用的大（2）型年调节半平原水库。水库控制流域面积2740km2，水库兴建于1958年，1966年竣工。为了提高水库防洪标准，1998年进行了除险加固，2006年完成，加固后总库容9.22亿m3。

2、水毁工程修复设计

2.1工程选址

从工程现场情况分析，防冲堰下游尾水渠中间有较宽的深槽，地势较低，施工困难。因此，工程可以选择的位置在交通桥至原浆砌石防冲堰之间大约100m的范围内。由于该处尾水渠总宽度在250m以上，为了尽量减少地下连续墙的长度，结合该处地形进行布置，选择距离防冲堰上游30～90m的位置，既可尽量避开不利的地势，也可保证地下墙两端插入下游渠段较为稳定且地势较高的河滩地段，避免地下墙从两端发生破坏。

2.2工程布置

分别在桩号0+916.00和0+927.40设置C30钢筋混凝土地下连续墙，上游墙墙厚为0.6m，下游墙墙厚为0.8m，长度均为160m，上、下游地下连续墙墙顶每隔2m设置一根C25钢筋混凝土梁进行连接，连接梁的断面尺寸为0.5×1.0m，连接梁之间的渠底采用30cm厚C15混凝土砌石加10cm厚C25混凝土进行护砌，并在C25混凝土中配直单层钢筋网。为了衔接上、下游渠底，在桩号0+910.00～0+916之间设置1：3的斜坡段，斜坡段长度为6.0m，宽度与地下连续墙相同，亦为160m，斜坡段采用25cm厚C25混凝土护砌，斜坡段的起、始位置均设置深齿槽。

根据尾水渠的实际情况以及近年来水毁发生的情况，尾水渠遭到破坏并产生冲坑的位置一般是在渠道中间部分，两边河滩地势较高也比较稳定，因此地下连续墙只在尾水渠中间设置，并未深入两岸河堤内。结合周围地形，地下连续墙总长度设为160m，为使水流集中于中间部位，避免冲刷两端，将地下墙中间115m～120m长度范围顶部高程降为83.20m，而左右两端10m～15m范围顶部高程为85.20m，另外还设有2段各为10m长的过渡段。

根据地质勘探情况，下游地下连续墙墙身进入粘土岩3m左右，上游地下连续墙墙身进入岩面即可，上、下游地下连续墙墙底高程根据施工时实际地层情况进行调整。

2.3渠道整治和护砌

对于0+916.00以上部分尾水渠进行适当的整理和护砌。尾水渠桩号0+900.00至交通桥之间损坏的浆砌石护底按原尺寸进行修复。0+900.00～0+916.00之间冲沟进行回填压实处理，其余部分根据地形和地下连续墙位置断面进行整治，使得水流顺畅并尽可能集中于中间。

2.4地下连续墙嵌固深度计算

a基本资料

地下连续墙墙体采用C30钢筋混凝土，密度g=24.5 kN/m3。根据勘探资料和工程布置情况，下游地下墙底部应插入粘土岩层。

按可能发生的最危险时的状况来进行计算，假设此时下游中砂层被淘空，砂砾石层部分遭到破坏，下游形成深度7m左右的深坑。

b计算工况

工况1：尾水渠不泄洪，上游水位81.5m，下游水位81.0m；

工况2：泄洪闸下泄50年一遇洪水时，尾水渠水位92.45m；

c地下连续墙最小嵌固深度Dmin计算

本方案将AC视为拉杆，CD视为锚钉，根据根据力矩平衡求得支护结构AB墙的最小入土深度Dmin。h为上下游填土高程差，计算中取h=8.2m。D为连续墙插入深度。经过计算，连续墙嵌固深度和隆起验算计算成果见表2-1。

e拉杆AC内力求解

根据弯矩平衡由即可求得拉杆AC拉力。取嵌固深度D=6m。按每隔2.75m设置一根拉杆计算。拉杆AC内力计算结果见表2-2。

2.5地下连续墙结构计算

a基本资料

地下连续墙内力计算只针对下游墙进行计算。根据下游连续墙结构布置和槽段划分情况，采用抗滑桩计算方式，以每个槽段做为一整体进行计算。

b计算工况

（1）工况1：尾水渠不泄洪，上游水位81.5m，下游水位81.0m；

（2）工况2：泄洪闸下泄50年一遇洪水时，尾水渠水位92.45m。

c内力计算

桩身内力计算采用弹性地基反力法，本次计算采用“M”法。

计算软件采用《北京理正岩土系列软件4.5版》。

主要计算参数：桩长为14.2m，考虑地下墙下游中砂层全部被破坏，砂砾石层部分被破坏，此时嵌入深度为6～7m。砂卵石的比例系数m为50MN/m4；粘土岩比例系数m为50MN/m4；墙后填土综合内摩擦角： 28°；墙背与墙后填土综合摩擦角： 26°。计算结果见表2-3。

3、结 语

目前，该项工程已按设计方案实施完毕，交付运行，经过近四年的运行情况来看，取得了很好的防渗效果。

作者简介：李德明（1983.8.17），男，汉族，河南项城人，工程师，主要从事工程建设与管理工作。