米仓沟水库除险加固设计方案优化分析

米仓沟水库除险加固设计方案优化分析

2016年第3期黑龙江水利科技No．3．2016(第44卷)HeilongjiangHydraulicScienceandTechnology(r0talNo．44)文章编号：1007—7596(2016)03—0049—03米仓沟水库除险加固设计方案优化分析孙科研，王鹤伟(辽宁省本溪市水利电力勘测设计研究院，辽宁本溪117022)摘要：米仓沟水库是辽宁省本溪市桓仁地区病险水库中较典型的1座小(Ⅱ)型水库，其作用为防洪、灌溉和水产养殖。文章通过对米仓沟水库目前存在的主要问题、相关计算复核成果以及拦河坝、溢洪道和输水洞3大部分有针对性的除险加固设计进行优化分析论述，对类似水库除险加固工程设计，具有一定的借鉴和参考作用。关键词：米仓沟水库；除险加固；设计方案；优化；分析中图分类号：TV697．3文献标识码：B能防冲设施，溢洪道现状图见图2。l米仓沟水库工程概况米仓沟水库是一座以灌溉和养鱼为主，兼顾防洪的水利工程。土坝最大坝高8．0m，坝长为273．78m，坝顶宽4．0m，迎水坡为1：3干砌石护坡，背水坡为1：2．75草皮护坡，坝顶高程为257．40ITI。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)规定，水库工程规模属于小(1／)型水库，工程等级为V等，主要建筑物等级为5级，米仓沟水库原防洪标准：设计标准为20a一遇洪水标准，校核标准为300a一遇洪水标准。水库正常蓄水位254．60m，相应库容l0．53万m，死库容1．79万m，水库兴利库容为8．74万Ill。图l拦河坝下游坝坡及坝顶路面现状图2目前存在的主要问题及安全鉴定结果2．1拦河坝拦河坝坝顶路面已损毁，防浪墙局部出现裂缝，上游坝坡存在局部破坏及沉陷现象，干砌石护坡破损严重，下游坝坡坡面不规整，杂草、灌木丛生，拦河坝下游坝坡及坝顶路面现状图见图1。2．2溢洪道溢洪道导流段底板、边墙，控制段堰体、边墙均图2溢洪道现状图破损严重，泄槽段底板已完全损毁、坍塌，泄槽边墙2．3输水洞经多年运行，多处出现裂缝、变形现象，溢洪道无消[收稿日期]2016—01—12[作者简介]孙科研(1983一)，男，辽宁本溪人，工程师，从事水利水电工程设计．Y-作；王鹤伟(1984一)，男，辽宁本溪人，工程师，从事水利水电工程设计工作。一49—n2016年第3期黑龙江水利科技No．3．2016(第44卷)HeilongjiangHydraulicScienceandTechnology(TotalNo．44)输水洞进水管老化、锈蚀严重，吊管启闭机已损基础防渗的目的。黏土tl,墙顶宽3m，心墙顶高程坏，启闭塔和工作桥多处混凝土脱落，并出现裂缝、255．90m。变形现象，现已无法继续使用。吊管启闭塔及工作3)溢洪道工程位于右岸，为开敞式溢洪道，基础桥现状图见图3。座落在岩石地基上，由进口段、控制段、泄槽段组成。溢洪道进口段长8m，混凝土底板及浆砌石边墙破损严重。控制段采用宽顶堰结构型式，堰顶高程254．60m，净宽22m，堰体损毁严重。泄槽段底板为混凝土底板，经多年运用，现已完全损毁或坍塌；泄槽段边墙为浆砌石墙体，已多处出现裂缝、变形现象。溢洪道无消能防冲设施。4)输水洞设在距拦河坝左坝端222．75m处，为坝下埋管式。由进水口、输水洞、出口及出口尾水渠组成。输水洞进口底高程为253．17m，采用吊管式取水方式控制，进水管经多年运行，老化、锈蚀严重，吊图3吊管启闭塔及工作桥现状图管启闭机已损坏，启闭塔和工作桥多处出现裂缝、变综上所述，米仓沟水库存在问题较多，已成为Ⅲ类险形现象，现已无法继续使用。库，从水库自身安全考虑，水库除险加固工作是十分输水洞洞身穿过拦河坝底部，为坝下埋管，管径必要和紧迫的。为0．4m。3米仓沟水库除险加固设计相关计算复核输水}同出口输水管由于老化、锈蚀，局部出现渗漏现象。成果4除险加固工程设计1)根据SL252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》，米仓沟水库属小(1I)型水库，工程等除险加固工程设计包括以下4个方面：别为V等，主要建筑物为5级。。当水库挡水建筑4．1拦河坝除险加固设计物的挡水高度<15m，上下游水头差<10m时，其防4．1．1防浪墙、坝顶路面洪标准可按平原区、滨海区的规定确定，即：设计标根据顶高程计算结果，现状坝顶高程257．20—准为l0a一遇洪水标准，校核标准为20～50a一遇洪257．40m，与计算坝顶高程257．369m相差一0．169水标准。～0．031nl。原防浪墙顶高程为258．40m，满足要由于米仓沟水库最大坝高为8．0m，上下游水位求。由于校核洪水位及设计洪水为均高于心墙顶高差5．2m，故本次水库除险加固设计确定米仓沟水库程，防浪墙起到挡水作用，因此需要对防浪墙进行防设计标准为l0a一遇洪水标准，校核标准为20a一遇渗处理，具体方法为：在防浪墙背水侧从坝顶垂直铺洪水标准。设700g／rrf复合土工膜与黏土心墙相接防渗，土工膜2)拦河坝坝型为黏土心墙坝。根据现场实测：深人心墙0．5m，顶高程为257．20m。①拦河坝坝长251．18m，最大坝高8．0m；②现状坝坝顶重新铺设泥结碎石路面，路面宽采用原坝顶高程257．20—257．40m，坝顶宽4．0m，坝顶路面顶宽度4m，维修上游侧原浆砌石防浪墙，下游侧坝已损毁，坝顶迎水侧防浪墙局部有裂缝，防浪墙顶高肩设路缘石。在坝顶右侧每隔25m设置一盏路灯，程258．40m；③拦河坝上游坝坡为1：3，局部有沉陷，以备防汛应急时应用。干砌石护坡破损严重；④下游坝坡为l：2．75，坡面杂4．1．2护坡及坝坡整理草、灌木丛生，无护坡、排水设施。拦河坝上游面边坡为1：3，从死水位253．17in拦河坝坝型为黏土心墙坝，坝底河床属于砂砾以上设置干砌石护坡，死水位以下为抛石体护脚。冲积层，其深度约为2．5m，以下均为基岩，故采用黏其加固处理内容为：土心墙防渗方案，将黏土tl,墙与基岩紧密相连，以达1)上游坡拆除死水位253．17m高程以上已破一S0一n孙科研，等：米仓沟水库除险加固设计方案优化分析第3期损的干砌石护坡，抛至上游坝脚护脚，重新铺设为1-2．5，采用0．40m厚的格宾石笼护坡、护底。0．30m厚的干砌石护坡，下设0．20m厚的碎石垫层4．2．6出水渠和0．10m厚的砂垫层。清挖干砌块石40％用于重为了使水流安全下泄，避免淘刷下游坝脚，新建新铺砌上游面护坡及下游坝坡贴坡排水部分。出水渠100m，渠底宽度10．00m，两岸边坡坡比为2)从253．17m高程起始向下，利用原干砌石护1：2．5，左岸采用0．30m厚的干砌石护坡。坡进行抛石护脚。4．3对输水洞的处理方案拦河坝下游面边坡为1：2．75。其加固处理内4．3．1进水口容为：更换进水管和吊管启闭机，拆除原启闭塔及工1)对现状边坡进行坝坡整理。作桥，重建启闭塔、工作桥。新建启闭塔平台顶高程2)坝顶至251．20m高程设置草皮护坡；水库在257．60m，与坝顶间以8m长工作桥连接。正常高水位时下游逸出点高程为249．538m，故在4．3．2出水口251．20m高程至坝脚地面加设干砌块石贴坡排水。更换出水口输水管。排水体自下而上为的砂砾料粒径分别为(d=0．25～4．4其它项目的加固方案1mm)厚150mm、(d=1～5mm)厚150mm和(d=54．4．1观测项目设置～20mm)厚250mm。由于米仓沟水库控制面积仅9．83km，水库集4．2溢洪道除险加固设计雨面积和库容均较小，故只在坝址处布设一个雨量在原址对溢洪道拆除重建。新建溢洪道位于大站和一个水位站(在上游坝坡设置水尺)。坝右侧，为开敞式正槽溢洪道，由进口段、控制段、泄4．4．2管理房槽段、消力池、海漫、出水渠组成。新建管理房一座50m。。4．2．1进口段5结语进口段长8m，采用0．3m厚的钢筋混凝土衬水库除险加固设计应找出病险问题产生的原砌；原导流墙拆除，新建进口导流墙，型式采用毛石因，然后“对症下药、根除险情”。对修建年代较早的混凝土结构。水库，应按照现行规范标准、技术要求，对各个要素4．2．2控制段重新计算复核，对现状虽无明显险情但结构不满足控制段长6．00m，控制堰采用钢筋混凝土宽顶要求的构造物进行加固或重建。在除险加固设计堰，堰顶高程为254．60m，溢流净宽为22．00m；边墙时，应注意病险水库各构造物之间的关联和衔接，优采用钢筋混凝土挡墙结构，顶高程为257．40m，顶宽化设计方案。同时，做好对水库的定期维护和持续为0．50m。监测也是十分重要的。4．2．3泄槽段、陡坡段泄槽段长l0．35m，底宽由22．00m渐变至参考文献：10．00m，底高程由254．60m渐变至250．30m；底板[1]阮建清，刘忠恒，严祖文．基于风险的病险水库除险加固采用0．4m厚的钢筋混凝土衬砌。陡坡段底宽为方案优化技术[J]．中国水利水电科学研究院学报，201410．00m，底高程由250．30m渐变至245．30m；基础(01、：36—41．采用毛石混凝土跌水墙结构型式，坡面铺设0．6m[2]孛永平．小水库除险加固设计方案的选取[J]．中国农村厚钢筋混凝土面板。两段边墙采用钢筋混凝土挡墙水利水电，2012(04)：145—146+149．[3]孙波．白山头水库除险加固设计及方案优化研究[D]．结构，顶宽0．5m。济南：山东大学，2012．4．2．4消力池[4]黄继伟．吉子水库大坝除险加固研究[D]．昆明：昆明理消力池消力形式为底流式，池长26m，为钢筋混工大学，2006．凝土结构，底板厚度为0．50m，底板顶高程为245．30[5]宋晓明．水库大坝除险加固设计及渗流分析[J]．水利技ITI。术监督，2015(04)：56—58．4．2．5海漫段海漫段长25．00m，底宽10．00m，两岸边坡坡比