尖山子水庫樞紐及主要建筑物設計綜述

賈 峰

(遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003)

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尖山子水庫樞紐及主要建筑物設計綜述

賈 峰

(遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003)

尖山子水庫是一座以防洪為主，兼顧灌溉和養魚等綜合利用的中型水庫。在保證自身建筑物安全的前提下，對主要建筑物進行設計，使得水庫起到滯洪的作用，減少下游洪水災害。尖山子水庫樞紐工程由主壩、副壩、溢洪道、輸水洞組成。主壩、副壩皆為均質土壩，主壩長730m，副壩長587.7m。設計壩頂高程78.45m，文章對主要建筑物進行了初步分析。

水庫樞紐；主要建筑物；安全監測；尖山子水庫

1 概 述

尖山子水庫位于法庫縣西部臥牛石鄉尖山子村，坐落在遼河水系秀水河支流尖山子河上，是一座以防洪為主，兼顧農業灌溉及養魚的中型水庫。尖山子水庫總庫容為2290×104m3，工程等別為Ⅲ等，尖山子水庫是一座以防洪為主，兼顧灌溉和養魚等綜合利用的中型水庫。在保證自身建筑物安全的前提下，水庫起到滯洪的作用，減少下游洪水災害。水庫擔負著保護下游耕地1200hm2，9000人的防洪任務。

2 樞紐及主要建筑物設計

2.1 主要水工建筑物設計和標準

除險加固后尖山子水庫正常蓄水位75.50m，相應庫容為1280萬m3，死水位73.50m，相應庫容為239萬m3。該水庫工程等別為Ⅲ等，工程規模為中型，水庫永久性水工建筑物級別為：主壩、副壩、溢洪道、輸水洞為3級；次要建筑物為4級；臨時性建筑物為5級。

2.2 工程總體布置

尖山子水庫樞紐工程由主壩、副壩、溢洪道、輸水洞組成。主壩、副壩皆為均質土壩，主壩長730m，副壩長587.7m。設計壩頂高程78.45m。

溢洪道是水庫唯一的泄洪建筑物。位于副壩中間部位，樁號為F0+294.44為無閘門控制的開敞式溢洪道。本次設計溢洪道總寬為30.0m，堰頂高程75.50m，溢流堰面為寬頂堰，控制段長6.95m，陡槽段長50.0m，消力池長8.0m。

輸水洞為壩下方形涵洞，樁號為0+050.00m，斷面尺寸為1.20m×1.20m，進口高程72.29m，最大泄量5.04m3/s。

2.3 主要建筑物加固設計

2.3.1 擋水土壩

主壩壩頂高程由現狀高程78.25m提高到設計高程78.45m，壩頂寬度由現狀寬度3.5m加寬到設計寬度5.0m，主壩路面改為瀝青路面。將上游護坡塊石及墊層全部拆除，重新鋪筑。新建下游壩坡采用草皮護坡，壩下設棱體排水[1]。

2.3.1.1 壩體土料填筑

施工期筑壩材料指標采用值見表1。

表1 筑壩材料指標設計值

1)新壩體與原壩體接觸表面，應在臨填筑前清洗干凈，并涂刷一層厚3-5mm的濃黏土漿，以利壩體之間的結合。

2)土層碾壓機具的行駛方向以及輔料方向應平行壩軸。與原壩體接觸部位不便機械施工處，需進行人工碾壓達到設計標準。

2.3.1.2 土工布鋪設

土工布規格為400g/m2。

1)鋪設前應進行復驗，不得使用扯裂、蠕變、老化的土工織物。

2)鋪設應自下而上，自下游側依次向上游側進行。相鄰土工織物塊連接可用搭接或縫接。搭接寬度：平地應≥30cm，坡面應≥50cm，水下鋪設適當加寬。土工織物上鋪砂時，宜用縫接[2]。

2.3.1.3 碎石墊層填筑

砂礫石墊層厚度為0.8m。

1)要求材料質地堅硬新鮮，含泥量<1%，滲透系數>2×10-2cm/s，層間系數<10，不均勻系數<8，相對密度Dr>0.70。

2)墊層與相鄰層次之間的材料界線應分明。分段鋪筑時，必須做好接縫處各層之間的連接，防止產生層間錯動或折斷現象。在斜面上的橫向接縫應收成緩于1∶2的斜坡。

2.3.1.4 干砌石鋪設

1)由于當地無大塊石料，本工程上游護坡采用鋼筋混凝土菱形框格內砌塊石護坡。鋼筋混凝土菱形框格順坡對角線長為5.0m，另一對角線長為3.0m，框格厚0.4m，其中嵌入墊層0.1m。框格混凝土強度和抗凍等級不低于C25F200。

2)上游壩坡塊石護層應隨著壩體上升逐層填筑。

2.3.1.5 上游庫底水平鋪蓋

為保證防滲效果，對庫區內老河道、溢洪道進口和輸水洞引水渠及其他發現有“天窗”的部位進行黏土回填壓實，要求壓實度達到0.96，鋪蓋厚0.5m。

2.3.1.6 壩頂瀝青路面及上壩公路

壩頂公路結構為瀝青混凝土結構，兩側路緣石尺寸為0.3m×0.6m。壩頂路面寬4.4m，先砂礫石墊層20cm，再鋪筑20cm水泥砂礫石穩定層(水泥含量5%)，再鋪筑6cm厚粗粒瀝青混凝土，最后鋪筑4cm厚細粒瀝青混凝土。

2.3.2 基礎處理

2.3.2.1 壩基

主壩壩基坐落在粉質黏土和全風化的混合花崗片麻巖上。全風化混合花崗片麻巖滲透系數為2.45×10-4-3.57×10-3cm/s，中等透水巖層，是庫水滲漏的主要通道。粉質黏土厚度最大為9.27m，同時因壩基全風化巖上部約2m深巖石破碎嚴重，呈砂土狀[3]。

副壩壩基坐落在全風化的混合花崗片麻巖上和全風化的粉砂巖。全風化混合花崗片麻巖、全風化的粉砂巖滲透系數為2.95×10-4-7.13×10-4cm/s，為中等透水巖層。

2.3.2.2 繞壩滲漏處理

將主壩右端與壩體連接部位及右端壩體(樁號0+600-0+780)開挖到強風化層，在開挖的基礎上做厚1.0m的混凝土蓋板，再對基巖進行帷幕灌漿等處理。帷幕深入強風化巖下1.0m，灌漿標準為10Lu(滲透系數為1.5×10-4cm/s)。帷幕灌漿為單排，孔距2.0m，孔軸線布置在主壩右端(樁號0+600-0+780)上游壩腳外5.0m處，灌漿壓力由現場試驗確定。

2.3.3 溢洪道工程

本次設計溢洪道堰頂高程75.50m，溢流堰面為寬頂堰，控制段長6.95m，泄流凈寬29.0m，陡槽段長50.0m，總寬為30.0m，消力池長8.5m。底板厚度采用0.50m。溢洪道混凝土標號為C25、F150、W4。海漫采用干砌石防護，長18.0m，厚0.5m。

本次加固設計對原泄洪尾渠進行疏竣，堤腳線間距取為30.0m，因其歸到原河道尖山子河的原河道的長度大約為800m，此次設計整修河道長度亦采用800m。根據地形及地質條件，確定泄洪尾渠底坡為1/2000，左右兩岸防護堤內外邊坡均采用1∶2.0。

2.3.4 公路、交通橋設計

交通橋位于溢洪道控制段，交通橋中線與溢洪道中心線正交。為了滿足防汛搶險、對外交通等要求，2跨跨徑總長為30m的交通橋，荷載標準：汽車-20級，掛車-100。交通橋上部結構采用預制預應力混凝土空心板結構，板厚0.8m。交通橋共分2跨，單跨跨度為15.4m，全橋長31.0m，橋面凈寬6.0m，橋面高程為79.15m。橋墩采用現澆混凝土兩柱式橋墩，橋墩高約3.18m(從基礎底面算起)。基礎埋深為地面下1.5m，滿足抗沖刷要求。兩側橋臺為混凝土重力式橋臺[4]。

水庫公路設計：本次改造整修公路主要包括主、副壩壩頂以及上壩公路、對外交通公路均按三級公路標準修建公路，計算行車速度按30km/h考慮。

2.3.5 輸水洞

輸水洞改造方案：拆除原有建筑物，對進、出口、進水塔、洞身、工作橋進行重建。首先對輸水洞位置處的壩體進行開挖，將原結構拆除，然后重新修建輸水洞進出口及輸水洞洞身，洞體采用混凝土方涵形式。

3 安全監測

3.1 主壩滲流觀測

共設3個斷面，其中壩體每個斷面布置4個滲流監測點，共計12個觀測點。每個斷面各布設一套監測終端(MCU)，共監測12只滲壓計。每套MCU采用獨立的太陽能供電系統，以減小因市電線纜容易引雷遭到雷擊的危險。每只測壓管要求監測滲壓和溫度兩項參數，每臺MCU分別配置1臺8通道的振弦式傳感器采集模塊。

3.2 輸水洞流量監測

在輸水洞進口段的邊墻上用紅色防水涂料印刷水尺，利用水位的測值推求輸水洞流量[5]。

3.3 溢洪道水位及流量監測

水位：在進口段、控制段、陡槽段、消力池段兩側邊墻上用紅色防水涂料印刷水尺，觀測各斷面水位。

流量：在控制段斷面設置流速儀，利用水位、流速的測值反推溢洪道流量。流速儀在使用時安裝，平時不安裝在測試點，以免丟失。

3.4 房屋建筑工程

新建磚混結構辦公用房、物質儲備庫及車庫共734.24m2，輸水洞啟閉機19.38m2。

4 結 語

尖山子水庫是一座以防洪為主，兼顧灌溉和養魚等綜合利用的中型水庫。在保證自身建筑物安全的前提下，對主要建筑物進行設計，使得水庫起到滯洪的作用，減少下游洪水災害。水庫擔負著保護下游耕地1 200hm2，9000人的防洪任務。同時水庫還擔負下游93.3hm2水田和40hm2旱田的農業供水任務。

[1]王九大,虞邦義,王久晟,西汝澤.淮河臨淮崗洪水控制工程樞紐布置研究[J].水利水電技術，2008(09)：89-90.

[2]彭公明,呂凱林.燕山水庫樞紐工程通過蓄水安全鑒定[J].河南水利與南水北調，2008(05)：65-66.

[3]顏傳炳.東溪水庫樞紐工程的施工介紹[J].水利科技，1990(02)：22-23.

[4]李陸明,馬福恒,吳東福.燕山水庫混凝土防滲墻適應性評價指標體系研究[J].水電能源科學，2009(06)：102-104.

[5]王志軍,王長生,張建強.燕山水庫壩體設計與施工強度研究[J].水電能源科學，2009(06)：67-70.

1007-7596(2017)03-0055-02

2017-02-18

賈峰(1980-)，男，遼寧阜新人，工程師，從事水文水資源工作。

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