從江縣登盆水庫(kù)工程泄水建筑物布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘 要：根據(jù)登盆水庫(kù)壩址區(qū)的地形、地質(zhì)條件及推薦的柔性壩型，對(duì)泄水建筑物的布置進(jìn)行了綜合分析，最終推薦左岸埡口改造為獨(dú)立式溢洪道方案。初步設(shè)計(jì)階段，在滿足技術(shù)規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，對(duì)泄洪建筑物主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，有效降低了工程施工難度和風(fēng)險(xiǎn)，為工程施工提供了詳細(xì)可靠的技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：泄洪；泄水建筑物；引渠結(jié)構(gòu)；消能

1 工程概況

登盆水庫(kù)工程的興建主要任務(wù)是解決慶云鄉(xiāng)及周邊村寨飲水問(wèn)題，多余水量用于下游灌面用水。工程總庫(kù)容在0.01～0.001億m3之間，首部樞紐等別為V等，工程規(guī)模屬小（2）型，泄水建筑物為5級(jí)建筑物，設(shè)計(jì)洪水為30年一遇，相應(yīng)下泄洪水流量47.9m3/s；校核洪水為300年一遇，相應(yīng)下泄流量為74.8m3/s。消能防沖設(shè)施按10年一遇洪水設(shè)計(jì)（P=10%）。

2 泄洪方式的選擇及泄洪方案的擬定

分析樞紐區(qū)地形條件，河谷為一深切河谷呈不對(duì)稱“V”型谷，右岸山頂高程為679.0m，坡度32°，地形相對(duì)較為順直；左岸山頂高程553.8m，坡度26°，左岸為河道彎道的凹岸，山頂左側(cè)有一天然埡口，埡口頂部高程545.0m，水庫(kù)正常蓄水位為540.0m，可能存在埡口滲漏問(wèn)題，根據(jù)鉆孔資料可知，第四系覆蓋層厚3.6m，下伏巖層為震旦系中統(tǒng)南沱組（Z2n）泥質(zhì)不等粒砂巖，巖層走向N75°W，傾向上游偏左岸，傾角60°，巖石節(jié)理、裂隙弱發(fā)育。巖體較嚴(yán)重，強(qiáng)風(fēng)化鉛直深度13.3m，強(qiáng)風(fēng)化巖體破碎，強(qiáng)度較低，弱風(fēng)化巖層較完整，強(qiáng)度較大。

工程推薦壩型為柔性壩，不建議壩身溢流方式，結(jié)合地形條件，將左岸埡口改造為溢洪道，既可以避免修建副壩問(wèn)題，又避免了強(qiáng)挖岸邊溢洪道造成高邊坡問(wèn)題，同時(shí)也節(jié)約了工程投資[1]。因此，故本工程泄洪方式推薦左岸埡口改造為獨(dú)立式溢洪道方案。

3 泄水建筑物平面布置

工程為Ⅴ等小（2）型工程溢洪道布置在大壩左岸埡口位置，為地面獨(dú)立、開(kāi)敞式溢洪道，分為引渠段、控制段、泄槽段、臺(tái)階消能段和消力池段。引渠段長(zhǎng)度為65.21m，進(jìn)口寬度為26.0m，底板高程為538.0m；控制段長(zhǎng)度為7.0m，每孔凈寬7.0m，共設(shè)2孔，溢流前沿總寬15m，堰頂高程同正常蓄水位高程為540.0m，采用WES實(shí)用堰，頂部設(shè)置寬度為7.0m的交通橋，交通橋頂部高程為543.0m；泄槽段總長(zhǎng)度為131.60m，底坡i=12.50%，前30m為水平收縮段，由水平寬度15.0m收縮到10.0m，泄槽采用矩形斷面，尾部利用長(zhǎng)度為11m的拋物線形式與下游臺(tái)階消能連接；臺(tái)階消能段長(zhǎng)度為25.2m，臺(tái)階寬度為1.4m，高度為1.0m，共設(shè)18步臺(tái)階；消力池緊挨臺(tái)階消能段布置，消力池長(zhǎng)度為10m，底板高程為499.0m，邊墻頂部高程為502.50m。

4 泄水建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 引渠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)左岸埡口地形走向及溢洪道布置，引渠段總長(zhǎng)度為65.21m，平面轉(zhuǎn)彎角度為80.370，進(jìn)口段底部?jī)魧?6.0m，與控制段連接位置底部?jī)魧挒?5.0m。引渠底板高程為538.0m，利用C20混凝土找平，厚度為0.2m。兩岸開(kāi)挖坡比為1：1，高程542.0m以下采用C20混凝土貼坡護(hù)坡方式，厚度為0.3m。

4.2 控制段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

控制段長(zhǎng)度為7.0m，溢流總寬為15.0m，中間設(shè)置1.0m寬的橋墩，溢流凈寬為14.0m，共設(shè)2孔，每孔7.0m，采用WES實(shí)用堰，堰頂高程同正常蓄水位同高，為540.0m，上游面鉛直。溢流頭采用C15混凝土，溢流面及橋墩均采用C30鋼筋混凝土，溢流面厚度為0.5m。控制段置于強(qiáng)風(fēng)化中部，底部設(shè)置固結(jié)灌漿和錨桿。

控制段頂部布置交通橋，采取簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，橋面高程為543.0m，主梁底部高程為542.20m，高于校核水位541.92m（P=0.33%），滿足行洪要求，交通橋板梁材料采用C25鋼筋混凝土。

4.2.2 堰面體形設(shè)計(jì)

堰頂高程為540.00m，堰頂原點(diǎn)上游曲線采用橢圓曲線[2]，參數(shù)如下：■+■=1。橢圓弧與上游豎直面交點(diǎn)高程為539.70m。堰頂下游曲線采用《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253-2000附錄A中的WES冪曲線，其公式為：Xn=k·H■■·y。按高堰設(shè)計(jì)，相應(yīng)取：n=1.85，k=2.0；Hs：定型設(shè)計(jì)水頭，取Hs=1.6m。由上述參數(shù)可得表孔堰面曲線方程為y=0.335x1.85。

4.2.3 反弧段

WES曲線與泄槽段用半徑為4.5m的反弧段相接，中心角44.22°。

4.3 泄槽段

泄槽段為樁號(hào)溢0+007.00～0+163.80，總長(zhǎng)度為131.60m，其中樁號(hào)為0+007.000～0+037.00為平面收縮段，起始斷面寬度為15.0m，收縮后斷面寬度為10.0m，收縮角為4.73°，樁號(hào)溢0+056.69～0+065.81為水平轉(zhuǎn)彎段，中心線轉(zhuǎn)彎半徑為60.0m，轉(zhuǎn)彎角為12.03°，樁號(hào)溢0+007.00～0+127.61泄槽坡度為12.5%，樁號(hào)溢0+127.61～0+138.60為豎向轉(zhuǎn)彎段，采用拋物線形式與下游臺(tái)階消能段連接，曲線方程為y=0.125x+0.02679x2。

泄槽采用矩形斷面，側(cè)墻高度為2.0m，寬度為1.2m，底板厚度為0.5m，底板及側(cè)墻均采用C30鋼筋混凝土。泄槽段基礎(chǔ)放置強(qiáng)風(fēng)化中上部，具體位置不滿足開(kāi)挖要求，采用C15混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行基礎(chǔ)置換，底部結(jié)合固結(jié)灌漿增強(qiáng)基礎(chǔ)的承載力，隨機(jī)布置直徑為25mm的錨桿，加強(qiáng)基礎(chǔ)抗滑能力。

4.4 臺(tái)階消能段

臺(tái)階消能段為樁號(hào)溢0+127.61～0+163.80，根據(jù)地形條件及具體布置，臺(tái)階消能段水平長(zhǎng)度為25.2m，坡度為35.54°，臺(tái)階寬度為1.4m，高度為1m，共18個(gè)臺(tái)階。斷面采用矩形斷面，寬度為10.0m，邊墻高度為2.0m，厚度為1.2m，材料采用C30鋼筋混凝土。基礎(chǔ)位于強(qiáng)風(fēng)化中下部，由于地基強(qiáng)風(fēng)層巖性較差，承載力較低，基礎(chǔ)布置固結(jié)灌漿增強(qiáng)基礎(chǔ)的承載力[3]，且增設(shè)直徑為25mm的錨桿，加強(qiáng)基礎(chǔ)抗滑能力。

4.5 底流消能段

消力池樁號(hào)為溢0+163.80～0+173.80，長(zhǎng)度為10.0m，消力池底板高程499.00m，斷面采取矩形斷面，寬度為10.0m，高度為3.47m，邊墻底部高程為512.50m。消力池底板及邊墻均用C30鋼筋混凝土，邊墻寬1.5m，高3.5m，底板厚1.0m。基礎(chǔ)位于強(qiáng)風(fēng)化中下部，由于地基強(qiáng)風(fēng)層巖性較差，承載力較低，基礎(chǔ)布置固結(jié)灌漿增強(qiáng)基礎(chǔ)的承載力，且增設(shè)直徑為25mm的錨桿，加強(qiáng)基礎(chǔ)抗滑能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

登盆水庫(kù)泄水建筑物初步設(shè)計(jì)中，結(jié)合工程自身特點(diǎn)，采用地面獨(dú)立、開(kāi)敞式溢洪道方案，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)運(yùn)用靈活方便。登盆水庫(kù)泄水建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，總體達(dá)到優(yōu)化大壩樞紐布置、加快施工進(jìn)度和降低投資的預(yù)期目標(biāo)，確保工程安全可靠、高效優(yōu)質(zhì)的施工建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：鐘京發(fā)（1988-），男，貴州省貴陽(yáng)市人，本科，助理工程師，主要從事水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)和施工管理工作。