1、【设计与施工】汪家垅水库除险加固设计分析蒋亮亮(上饶市鸿安水利水电勘测设计咨询有限公司,江西 上饶 334000)摘要 汪家垅水库因日久老化问题,存在不安全因素,对下游居民生活、财产安全造成一定的威胁。文章针对工程险情,选择了比较合理的加固设计方案,并进行分析。关键词 汪家垅水库;除险加固;设计分析中图分类号:TV697 3文章标识码:B文章编号:1009 0088(2022)12 0051 031水库基本概况汪家垅水库位于鄱阳县金盘岭镇梅岭村,所在河道为田畈街水,距鄱阳县约 50 km,地理坐标为东经 1165945,北纬292226 6。水库坝址控制流域面积为 0 29 km2,主河道长7
2、00 m。正常运行水位 48 90 m(黄海高程),库容总量为 11 96104m3。按照水利水电工程等级及防洪有关要求划分,汪家垅水库为等。1 1水利工程现状汪家垅水库于 1968 年兴建,1969 年完工蓄水。大坝主要由粘、粉粒组成,砾石含量 20%30%,粒径 1 5 cm,为强风化砂岩、页岩填充的均质坝,坝高49 96 50 20 m,坝顶宽度3 40 3 90 m,长 94 80 m。上游无护坡,坡比 1 1 7 1 1 9,下游坝坡,坡比1 1 6 1 1 8,无贴坡排水体。溢洪道位于汪家垅水电站左侧,总长度为59 40 m,主要由入口段、控制段和泄槽段等部分构成,基础均为岩质基底
3、,边坡不衬砌。工程坝下涵管位于大坝左侧,取水采用斜涵控制,现状斜涵混凝土老化、破损,涵管出口处可见少量漏水。1 2除险加固的主要内容(1)挡水建筑物(大坝)加固,坝型由均质坝改为粘土心墙坝,坝顶高程由 49 96 50 20 m 改为 51 00 m,坝顶宽度由3 30 4 20 m 改为 3 50 m,上下游坝坡改为 1 2 0。(2)泄水建筑物加固,控制段底宽由 3 40 m 改为 3 50 m,设计泄洪流量由 2 65 m3/s 改为 2 62 m3/s,校核泄洪流量由4 35 m3/s 改为 4 26 m3/s。(3)输水建筑物加固,断面尺寸由 200 mm 改为1 00 m 1 20
4、 m(宽 高),放水孔孔径改为 =150 mm。2加固设计2 1工程规模及洪水调节2 1 1泄流曲线溢洪道为开敞式。溢流净宽 2 80 m,其泄流计算公式为:Q=mB2gH3/20式中Q流量,m3/s;B溢流堰总净宽,m;H0堰上总水头,m;g重力加速度,g/s;m流量系数;侧收缩系数。计算成果,见表 1。表 1堰前水位泄量关系库水位(m)48 9049 0049 149 449 950 0水头(m)00 10 20 511 5泄流能力(m3/s)00 170 471 875 39 742 1 2水库调洪计算水库调洪按水量平衡进行计算,其计算公式为:(Q1+Q22q1+q22)t=V2 V1q
5、=f(V)=f(Z)式中Q1、q1分别为时段初入库、出库流量,m3/s;Q2、q2分别为时段末入库、出库流量,m3/s;V1、V2分别为时段初、时段末水库蓄水量,m3;t计算时段,s。表 2汪家垅水库洪水调节计算成果频率起调水位(m)洪峰流量(m3/s)最高洪水位(m)相应库容(万 m3)最大下泄流量(m3/s)P=10%48 905 149 5111 262 62P=2%48 907 649 7511 964 2615汪家垅水库除险加固设计分析蒋亮亮2 1 3枢纽建筑物相应的运用洪水标准枢纽建筑物相应的运用洪水标准,见表 3。表 3枢纽建筑物设计 校核洪水及相应流量建筑物名称工况洪水频率P设
6、计洪峰(m3/s)最大下泄流量(m3/s)最高洪水位(m)大坝溢洪道消能防冲建筑物校核2%7 649 75设计10%5 149 51校核2%4 26设计10%2 62设计10%2 622 1 4情况分析复核(1)大坝坝顶高程复核:根据防洪标准(GB 502012014)及相关规定,坝顶超高按下式计算:Y=+e+A式中Y坝顶超高,m;即 =5%=1 84 m,最大波浪爬坡;m平均波浪爬高,m,m=KKw1+m2hmLm;e最大风浪壅水面高度,m,e=KW2D2gHmcos;A安全加高,m,一般为 0 5,特殊可取 0 3;K斜坡糙率,K=0 80;Kw 经验系数;m上游坡坡比;hm平均坡高,m,
7、根据实际情况,查表得 h0 5%/hm为2 23;Lm平均波长,m,L=0 0386W2gDW()21/2/g;K综合摩阻系数,取 3 6 106;W计算风速,m/s,正常运用 24,非常运用 16(采用鄱阳县气象局资料);D风区长度,m,120;Hm水域平均水深,m;法线夹角;Tm均波周期,s,Tm=4 438h0 5m;H坝迎水面前水深,m;坝顶超高计算成果,见表 4。表 4大坝坝顶高程复核成果m洪水洪水位eAY坝顶所需高程现状坝顶高程P=10%49 510 0030 70 51 350 81P=2%49 750 0010 60 31 0050 7549 96 50 2由表 4 可以看出,
8、汪家垅水库大坝坝顶现状高程不满足坝顶所需高程要求。2 2加固设计2 2 1大坝加固设计(1)大坝防渗加固处理设计。项目初拟采用冲抓套井回填粘土防渗墙的施工方法,对大坝坝体和坝基基础的覆盖层进行防渗处理,以达到对工程防渗的目的。计算方法如下:H1 H2 J式中墙厚,m;H1墙上游水位,m;H2墙下游水位,m;J 墙体渗透坡降允许值 6 8,取 7。对套井粘土心墙的最大允许渗透坡降为 7,墙下游标高为400 m。经计算,有效墙厚 0 70 m,有效墙体渗透系数为 K1 105cm/s,新设计的冲抓孔径 1 m,采用 1 排,孔间距离0 70 m,有效墙厚为 0 71m。设计采用冲抓套井回填式粘土反
9、渗墙的新设计技术,对水库坝体与坝基基础的覆盖层进行了防渗处理。鉴于现状坝体的坝坡存在渗漏问题,对桩号 0+000 0+094 8 设置冲抓套井回填粘土心墙,对大坝坝体、坝基结构的覆盖面进行防渗处理。冲抓套井粘土防渗墙中心线布置在坝轴线上,造孔布置在高程 51 m 的施工平台上,单排布孔,孔距 0 70 m,孔径 1 0 m,有效墙厚 0 70 m,墙顶高程 50 25 m。施工墙身高度自施工平台至伸入岩层 0 5 m,墙身最大高度为9 3 m。(2)坝顶加固处理:本工程坝顶设 C25 混凝土路面与上坝公路连接。(3)上游护坡设计:先对上游边坡进行修整,铺砂卵石垫层,厚度为 10 cm,再用 C
10、15 混凝土预制块护坡,至高程 49 75m 处,厚度为 8 cm。混凝土预制块以上设草皮护坡。加固后,坡比为 1 2 0。(4)下游护坡设计:对下游护坡加以修补,进行草皮护坡。为避免下游坝坡被暴雨侵蚀,对下游坝体采用了 C15 现浇混凝土结构宽 0 40 m、高 0 40 m 的岸坡排水沟,加固后,坡比为 1 2 0。(5)大坝下游坝脚翻修贴坡排水体设计:排水体顶长48 00m、顶宽 1 70 m。根据导则,粘土心墙方案反滤排水体高度按不高于坝高的 1/3 控制,本工程新建贴坡排水体。经过复核,确定排水体顶高程为 44 80 m,坡比 1 2 0,反滤层由砂砾料综合组成,反滤层由砂垫层、卵砾
11、石垫层、厚干砌石体依次垫底,厚度分别为 20、20、40 cm。2 2 2泄水建筑物加固设计溢洪道位于汪家垅水电站左侧,全长 59 40 m。主要由出入口段、控制段和泄槽段等部分构成,基础均为岩质基底,边坡不衬砌。(1)进水渠。进水渠(桩号 0 007 8 0+000 0)长 7 80m,底坡为 i=0 067,进水口底宽 6 00 m,末端底宽 3 50 m,梯形断面,底部是 C25 混凝土衬砌,厚度 20 cm,左右岸边墙是仰斜式 C25 混凝土衬砌。(2)控制段。控制段(桩号 0+000 0 0+003 5)长 3 50m,是梯形宽顶堰,堰长 3 50 m,堰顶进口高程 48 90 m,
12、溢流宽度为 3 50 m,与水库正常蓄水位保持一致。底部采用 C25 钢25内蒙古水利2022 年第 12 期(总第 244 期)筋混凝土结构,厚度 300 mm,左右岸边墙采用仰斜式 C25 混凝土衬砌。(3)槽段。泄槽段 1(桩号 0+003 5 0+042 6),设计底坡 i=0 025,底宽 3 5 m,梯形断面,边墙采用 C25 混凝土挡墙衬砌。底部为 300 mm 厚钢筋混凝土,下面有 100 mm 厚 C15混凝土垫层。泄槽段 2(桩号 0+042 6 0+053 9),设计底坡i=0 5,底宽 3 5 m,梯形断面,墙采用 C25 混凝土仰斜式挡墙衬砌,底部采用 200 mm
13、厚 C25 混凝土衬砌,下面有 100 mm 厚C15 混凝土垫层。(4)消力池段。消力池(0+053 9 0+059 4 桩号)是本次重新建造部分,总长 5 50 m,池底高程 42 07 m。消力池的底部设有排水孔,孔距 2 m,梅花形设计。消力池宽 3 50 m、高0 50 m,底部为 C25 混凝土,厚度为0 50 m,左侧边墙为重力式C25 混凝土,右侧边墙为 C25 混凝土衬砌,墙高 1 50 m,墙内有PVC 排水管,直径为 50 mm。2 2 3输水建筑物加固设计汪家垅水库输水建筑物为浇灌涵管。本次除险加固对浇灌涵管进行加固,将原有涵管挖除,新建钢筋混凝土式新涵管。箱涵宽 1
14、0 m、高 1 2 m,壁厚 30 cm,下铺 10 cm 厚 C15 素混凝土垫层。涵管段坝体采用粘土填筑。斜涵底部布置消力井,长 2 0 m、宽 2 0 m、高 2 1 m,采用C25 钢筋混凝土浇筑,边墙厚为 0 30 m,底板及顶盖厚为 0 30m,孔口尺寸为 400 mm。3结论针对汪家垅水库存在的诸多安全隐患问题,本次除险加固大坝采用冲抓套井回填粘土防渗墙的施工方法,对大坝坝体和坝基基础的覆盖层进行防渗处理。经分析,所采取的加固方案合理。(编校:张雯颖)收稿日期:2022 09 27作者简介:蒋亮亮(1987),男,工程师,主要从事水工结构研究工作。(上接 50 页)3 3 4整合
15、水行政管理和河湖管理模块选择水行政保护范围或确权划界范围,实现对管理区域内水行政管理和河湖管理的操作。实现制作水政巡查路线功能、填写巡查记录、生成巡查报告及管理范围内“四乱”问题的上报、处理、销号过程的查询跟踪。3 4办公 OA 系统3 4 1实现公文在线办理行文拟稿设置固定模板,正文排版均按标准设置。发稿时将文件上传至 OA 系统发文模块,在线实行公文签发审批程序。签发办结后,公文管理员下载办理结果并归档,从而实现公文签发精简化。3 4 2事务督办系统工作计划和任务及时分流到各部门,工作人员将办理结果及时反馈至办公系统。可实现所办事务过程化管理的实时监控,以及该事务办理过程中相关资料的实时记
16、录,便于业绩考评。3 4 3印章审批系统完善事务性工作用印的审批报备流程,取消纸质报备流程,实现用印电子实时记录,规范用印管理。3 4 4个人办公系统主要包括日常安排、待办事项、即时通讯、个人空间等功能。通过安装工具软件,实现短信通知、定时提醒或设置时限要求等功能,实现网上所有待办事项的即时提醒,确保工作不出现延误,达到提高工作效率的目的。3 5档案信息化管理系统档案电子扫描后,自动添加水印,自动生成条形码。档案检索拥有全文检索、组合搜索、标签组筛选、OC、条形码识别等检索功能。设置档案下载和查看权限管理,根据查看情况生成档案查阅记录。4结语推进水闸运维管理信息化、智慧化建设,是新时代赋予水利
17、人的责任和使命。海河防潮闸除险加固工程已进入到主体工程施工阶段。作为水闸运行管理单位,开展水闸管理智慧运维系统主要功能及运用的研究,建设具有一定超前性的运维系统,将有助于提高海河防潮闸信息化建设水平,提高水利工程管理水平,推动智慧水利技术在水管单位的应用和发展。参考文献 1 徐文辉,刘春林 新时代基于物联网技术的智慧水利信息化系统研究 J 信息技术与信息化,2020(04):200 201 2 尤林贤,钟惠钰,周斌 水闸工程安全监测系统数据分析及探讨 J 水利科技与经济,2009,15(01):29 31 3 吕国芳,张小平,徐金龙,尤林贤,徐群,邹爱平 太浦闸监控系统与远程传输网络J 水电自动化与大坝监测,2006(05):73 76(编校:赵慧)收稿日期:2022 10 14作者简介:高戈(1969),高级工程师,主要从事水利工程管理工作。35汪家垅水库除险加固设计分析蒋亮亮