漩水水庫連通工程設計與施工

（張家界市永定區(qū)水利建設項目管理中心張家界427000）

漩水水庫連通工程設計與施工

龔 娟 胡學周

（張家界市永定區(qū)水利建設項目管理中心張家界427000）

漩水水庫原輸水設施（明渠段）多次被兩側崩岸土體掩埋，庫水將土體長年浸泡呈淤泥狀，針對其特殊性，文章就如何展開水庫連通提出相應的連通設計和箱涵施工處理方案。

水庫連通箱涵方案

漩水水庫位于張家界市永定區(qū)三家館鄉(xiāng)漩水村境內，是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)魚、供水等綜合效益的小（Ⅰ）型水庫工程。水庫控制集雨面積2.52 km2，總庫容224.79萬m3，正常庫容180.10萬m3。水庫主、副壩壩型為粘土心墻土壩。主壩最大壩高11.5 m，壩頂軸長78 m，壩頂寬12 m，壩底寬81.22 m，壩頂高程562.0 m。副壩壩高8.26 m，壩頂軸長85 m，壩頂寬4 m，壩底寬47.87 m。溢洪道位于主大壩的左端，斷面尺寸B×H=4.0×2.50 m，堰頂高程559.50 m。水庫輸水設施分為主壩放水涵管和庫尾明渠與隧洞結合放水。

1 工程現(xiàn)狀

漩水水庫位于永定區(qū)嚴重干旱鄉(xiāng)鎮(zhèn)之一的三家館鄉(xiāng)，其主要功能為農田灌溉用水和集鎮(zhèn)飲水工程供水。水庫主要放水設施是通過385.5 m明渠連通456 m隧洞（為漿砌石無壓隧洞，斷面尺寸B×H= 1.2×1.8 m，型式為圓拱直墻型）進行放水灌溉和供水，其中稻田灌溉面積306.67 hm2（4 600畝），供水人數(shù)達9 037人（三家館鄉(xiāng)水廠5 700人，尹家溪鎮(zhèn)馬兒山水廠3 337人）。目前主壩放水底涵運行正常，但由于庫尾明渠兩邊岸坡極不穩(wěn)定，多次崩坎，致使放水明渠至放水隧洞進口沿線全部被掩埋，掩埋深度超過8 m，平均深度約在5 m左右，平均寬度11 m，放水隧洞無法正常發(fā)揮灌溉和供水效益，抗旱期間只能通過抽水到隧洞進口維持集鎮(zhèn)供水，農田灌溉無法開展，嚴重影響到當?shù)鼐用裆詈凸喔日Ｓ盟榻鉀Q這一問題，采用連通方案為新建385.5 m鋼筋混凝土箱涵和放水隧洞連接，箱涵基礎采用松樹樁基。

2 連通工程設計

（1）進水口設計。現(xiàn)有放水閘位于庫尾放水明槽與放水隧洞結合部，原放水隧洞允許最大流量為1.20 m3/s，本次設計將放水閘門置于放水箱涵的進口，采用雙向轉動閘門Φ400 mm，閘門底板高程555.80 m。一次性開啟，按孔口出流公式計算：

經計算，放水流量Q=0.5 m3/s〈允許最大流量1.20 m3/s，同時滿足灌溉供水的需水要求。

啟閉機臺采用C20混凝土現(xiàn)澆，并布構造鋼筋。在山體右岸臺地設啟閉室，啟閉室地面高程562.0 m，啟閉室采用磚混平頂結構，啟閉室建房點尺寸為3.76 m×2.76 m，凈高2.9 m，閘門啟閉采用型號為SJ－3的1臺3 t手搖式啟閉機，啟閉室門窗采用普通木門窗。具體詳見設計圖紙。

（2）放水箱涵設計。新建385.5 m C25鋼筋混凝土箱涵與放水隧洞緊密連接，基礎采用松樹樁基（由于該段明渠長年集水，土質呈液態(tài)淤泥狀），梅花型布置，間距為1.0 m×1.0 m，樁基平均深度1.5 m，最深2 m，松樹樁直徑為（150～200）mm，梅花型布置。樁基面上采用鋪M7.5漿砌塊石結構，厚500 mm，面上砂漿找平，兩側設臨時排水溝，崩坎堆積體開挖坡面為1∶1.5～1∶3，開挖土體全部外運。

放水箱涵斷面尺寸初擬為1.0 m×1.0 m，按明渠均勻流公式進行計算：

式中

Q——流量（m3/s）；

B——箱涵凈寬，1 m（初步擬定）；

底坡i=1/1 000，糙率n=0.017。

按上式推算得：Q=1.59 m3/s〉1.2 m3/s，則初擬箱涵斷面尺寸滿足要求，但為了便于施工，本次設計箱涵凈斷面尺寸為1.6 m×1.8 m（寬×高）。

放水箱涵為C25鋼筋混凝土結構，混凝土厚250 mm，配構造筋，斷面尺寸凈寬1.6 m×1.8 m，箱涵坡降為1/1 000。為防止混凝土干縮和溫度應力而產生裂縫，沿洞軸線應設置橫向伸縮縫（變形縫），間距15 m，采用Ω型紫銅片止水，止水銅片厚1.2 mm，U型高75mm，寬30mm，伸入混凝土厚度260mm。止水帶中心線應和變形縫中心線重合，止水帶不得穿孔或用鐵釘固定；寬度和材質的物理性能應符合設計要求。

每隔100 m設一檢查孔，檢修孔寬1.0 m×1.0 m，采用M10漿砌磚襯砌，設預制混凝土蓋，檢修孔內設爬行鋼梯。

松樹樁承載能力計算：

式中fk——墊層底面處軟弱土層的承載力標準值（kN/m2）；

ηb、ηd——分別為基礎寬度和埋深的承載力修正系數(shù)；

b——基礎寬度（m）；

d——基礎埋置深度（m）；

γ——基底下底重度（kN/m3）；

γo——基底上底平均重度（kN/m3）。根據以上公式驗算，其松樹樁基完全能滿足鋼筋混凝土箱涵的基礎要求。

（3）放水箱涵和隧洞結合部處理。原放水隧洞進口段為干砌塊石襯砌，本次設計為便于與箱涵緊密接合，對原干砌塊石進行拆除，采用1.2 m×1.8 m城門洞型C25鋼筋混凝土襯砌，結合部為C25鋼筋混凝土漸變段。

3 新建箱涵施工

（1）土方開挖。由于原明渠被兩岸崩坎多次掩埋，掩埋最大深度在10 m左右，開挖邊坡在1∶1.5～1∶3.0之間。樁號0+000～0+114 m段、0+114～0+285 m段表面堆土體松軟，可采用挖機外運至棄碴場進行堆棄，0+285～0+385 m段常年積水，無法采用挖機進行開挖，本次施工采用水力沖挖機組進行淤泥清運。水力沖挖機組是將表面粗礫碴土清運完成后即可對淤泥區(qū)進行分塊分段用水力進行沖挖。水力沖挖的施工原理是模擬自然界水流沖刷原理，借水力作用來進行挖土、輸土、填土，即水流經高壓泵產生壓力，通過水槍噴出一股密實的高速水柱，切割、粉碎土體，使之濕化、崩解，形成泥漿和泥塊的混合，再由立式泥漿泵及其輸泥管吸送。本工程的水力沖挖采用江蘇泰興產水力挖塘機組進行，該機組主要由三部分組成：立式泥漿輸泥系統(tǒng)，包括立式泥漿泵、浮體、場內輸泥硬管和橡膠管；清水沖泥系統(tǒng)，包括清水泵、輸水管、沖水槍；配電箱系統(tǒng)，包括配電箱、防水電纜等。泥漿泵將泥漿收集、泵送至集漿池進行初步沉淀以提高泥漿濃度，以利于提高高壓漿泵的加壓和輸送效率。高壓泥漿泵的選型應結合日需工作量及泥漿泵的輸送量進行考慮，既能滿足工期要求，又能及時將泥漿抽出防止泥漿漫溢出集漿池。水力沖挖機組所需380 V電源可從庫區(qū)三廂四線電源線組搭接，采用防水電纜，水平距離200 m。

（2）基礎及混凝土施工。基礎應采用松樹樁基，梅花型布置，采用M7.5漿砌塊石襯砌厚500 mm面上砂漿找平。如遇局部基礎無法清淤徹底，可采用先樁基后再拋填塊石碾壓，M7.5漿砌塊石襯砌厚500 mm面上砂漿找平。混凝土的配合比通過試驗確定，綜合分析骨料級配、砂率、混凝土和易性、最小用水量、外加劑的摻量的關系經批準后使用。混凝土采用0.4 m3移動式拌和機拌制。施工前，結合本工程實際，檢驗拌和設備的性能，發(fā)現(xiàn)問題及時更換設備，施工中經常檢驗混凝土的均勻性、適宜的拌和時間、衡器的準確性、機器及葉片的磨損程度等。嚴格按批準的配料單操作，稱量偏差不能超過規(guī)定值。混凝土拌和時，每班進行3～4次原材料配合比檢查。

混凝土拌制擬在混凝土拌和站集中拌制，混凝土在拌制成成品料后，用手推車運輸?shù)绞┕さ攸c入倉，人工平倉，混凝土振搗采用高頻振搗器，振搗按序進行，快插慢拔，不漏振或過振，以混凝土表面不顯著下沉，不出現(xiàn)氣泡，并開始泛漿為結束標準。

混凝土初凝后采用高壓水槍沖毛，并及時搞好養(yǎng)護。混凝土澆筑前搞好表層清洗工作，清除表層積水，施工縫面按要求鋪設（2～3）cm水泥砂漿。

（3）模板與支撐。所有模板的原材料供應、儲存、設計、制作、安裝支撐及拆除按照《SL 677－2014水工混凝土施工規(guī)范》的規(guī)定進行。在施工中根據進度，配備足夠周轉的模板及支撐。模板安裝前，對其進行清洗，清除表面干砂漿或雜物，并涂刷石蠟。模板固定必須穩(wěn)靠，滿足強度，抗傾覆要求；模板之間接縫平整嚴密。模板在混凝土強度達到2.5MPa后予以拆除。

（4）鋼筋制安。鋼筋由技術人員根據圖紙開出鋼筋加工單，注明加固型號、下斜長度、加工型式、數(shù)量、使用部位和時間，在鋼筋加工廠進行切割、彎曲、成型，然后入工抬運至施工部位，按照設計圖紙和施工規(guī)范進行連接、綁扎、焊接。施工用的鋼筋必須有質量保證書或試驗報告單，進場時按批量進行抽樣試驗，合格的按級別、規(guī)格等分別堆放，并用標識予以區(qū)別，嚴格遵守先檢后用的原則。

4 結語

該水庫明渠段由于兩側山體存在岸坡不穩(wěn)，多次崩岸，且?guī)焖畬⑼馏w長年浸泡呈淤泥狀，為防止連通后該水岸坡崩坎對其再次淤塞，采用C25混凝土箱涵與放水隧洞進行連通，能有效防止側槽兩岸山體再次崩岸對其淤堵，而松樹樁基與周圍的土體形成復合基礎，提高了原基礎的承載力，增加穩(wěn)定性，減少基礎變形和基礎開挖深度。其方案技術上是可行的，從而保證了三家館鄉(xiāng)骨干水庫的灌溉和集鎮(zhèn)供水效益。

2016－10－16）

龔娟（1976－），女，工程師，主要從事水利工程設計工作，手機：13974419403，E－mail:gongjuan0625@126.com。