高密市王吳水庫溢洪道除險加固設計

董新美，郝曉輝，楊大偉

（山東省水利科學研究院、山東省科苑水利勘察設計咨詢中心，山東 濟南 250014）

高密市王吳水庫溢洪道除險加固設計

董新美，郝曉輝，楊大偉

（山東省水利科學研究院、山東省科苑水利勘察設計咨詢中心，山東 濟南 250014）

分析了高密市王吳水庫存在的安全隱患，介紹了溢洪道除險加固設計的主要內容及方法，包括進水渠擴挖與護砌、西溢洪閘拆除重建，新建鋼筋混凝土泄槽、消能防沖設施等。

王吳水庫；溢洪道；除險加固；西溢洪閘

高密市王吳水庫位于膠河上游，控制流域面積為344 km2，總庫容6 684萬m3，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、供水、水產養殖、發電等綜合利用的中型水庫。根據工程安全檢測和建筑物安全復核結果，王吳水庫現狀溢洪道存在的主要安全隱患如下：東進水渠上游淤積嚴重，進水不暢；東溢洪閘無消能防沖設施；西溢洪閘底板、邊墩與機架橋墩強度不足，閘墩及底板存在貫穿性裂縫，消力池池長及底板厚度不滿足消能要求；泄槽部分淤積，斷面小，阻水嚴重，右岸僅局部進行了護砌，砌石坍塌、破壞嚴重，且右岸高程低，不滿足泄洪要求；出水渠岸頂高程和下游防汛交通橋不滿足設計洪水要求。

1 除險加固設計

1.1 進水渠

東、西溢洪閘進水渠長度均為180.0 m，樁號為0-180～0+000。其渠底為平底，東溢洪閘進水渠渠底高程46.5 m，西溢洪閘進水渠渠底高程48.0 m，底寬均為33 m。東、西溢洪閘樁號0+000～0-015段均為扭曲面過渡段，采用M10漿砌塊石結構；0-015～0-180段均為梯形斷面，邊坡1∶1.5，高程53.5 m以下為M10漿砌塊石護坡，厚度為0.35 m，高程53.5 m以上采用生態護坡。西溢洪閘0-015～0+000段設C30鋼筋混凝土鋪蓋，厚0.4 m。

1.2 控制段

樁號0+000～0+019.5為控制段，長19.5 m，由重建西溢洪閘及原東溢洪閘組成。

1）西溢洪閘。重建后的西溢洪閘共3孔，單孔凈寬10.0 m，閘室總寬33.0 m，順水流方向長19.5 m，閘底板高程48.0 m。閘室共兩聯，中孔閘底板分縫，中墩厚1.5 m，邊墩頂寬1.2 m，底寬2.5 m；閘底板頂高程48.0 m，厚1.2 m。閘底板上、下游側設齒墻。閘墩頂高程56.4～55.6 m，閘墩上、下游端為半圓形。閘墩上設有排架、機架橋、檢修橋和啟閉機房，閘室下游側設交通橋，閘室右側設橋頭堡。檢修橋、機架橋均為現澆混凝土梁板結構，檢修橋寬1.5 m，機架橋寬5.14 m。下游交通橋寬6.25 m，橋面高程56.48 m，采用11.5 m跨徑鋼筋混凝土預應力空心板。橋頭堡采用鋼筋混凝土獨立基礎。西溢洪閘工作閘門采用原10 m×5.6 m露頂式弧形鋼閘門，半徑為8.0 m；2×250 kN雙吊點固定卷揚啟閉機。工作閘門上游設檢修閘門一套，采用10 m×1.7 m×3 m疊梁式平面滑動鋼閘門。為解決繞滲問題，在西溢洪閘兩側設刺墻，刺墻頂高程56.1 m，厚1.0 m，為C30鋼筋混凝土結構，范圍為邊墩后寬4.0 m。

2）東溢洪閘。東溢洪閘兩側刺墻現狀頂高程52.85 m，高水位時存在繞滲可能。設計采用開槽回填黏土的方式接高防滲體，在刺墻頂部開槽，槽長13.4 m，底寬2 m，槽底高程51.85 m，頂高程56.40 m，槽內回填黏土并壓實。

1.3 泄槽

西溢洪閘后0+049.7～0+360段、東溢洪閘后0+039.5～0+360段為新建泄槽段，平面上由彎道段及直線段組成，采用復式斷面，長320.5 m。泄槽采用50年一遇洪水設計，1 000年一遇洪水校核。邊墻底部左、右岸均采用衡重式擋土墻結構，墻頂寬0.3 m，墻頂高程根據50年一遇水面線加超高確定。邊墻上部為梯形斷面，邊坡1∶1.5，采用M10漿砌石護坡，厚0.3 m。護坡頂高程根據1 000年一遇水面線加超高確定。

1.4 消能防沖設施

根據溢洪道水工模型試驗成果，消能工采用兩級消力池消能。一級消力池位于西溢洪閘后樁號0+019.5～0+040段，斜坡段長12.0 m，總長30.2 m；池深1.7 m，底板高程45.15 m，兩岸墻頂高程52.0 m，池后坎頂高程46.85 m；底板、翼墻均采用C30鋼筋混凝土結構。二級消力池位于樁號泄槽0+360～0+402段，斜坡段長15 m，水平段長27 m，總長42 m；池深2.0 m，底板高程38.4 m，兩側邊墻46.5 m高程以下直立，以上邊坡1∶0.5。底板采用C30鋼筋混凝土結構，斜坡段厚0.8～1.33 m，水平段厚1.0 m。消力池邊墻采用C30扶壁式鋼筋混凝土結構，邊墻以上采用C30鋼筋混凝土護坡，厚0.4 m。底板及護坡底部均設錨桿，單根長4.0 m，間距1.5 m×1.5 m。

1.5 出水渠

樁號0+402～0+800段為出水渠，總長398.0 m，樁號0+415～0+517段平面上呈圓弧狀，轉彎半徑287.0 m，轉角21.6°。出水渠縱向底坡為0.001，采用梯形斷面，底寬40.0 m，兩岸巖石開挖邊坡1∶0.5，碎石土開挖邊坡1∶2。0+618～0+800段碎石土邊坡采用M10漿砌塊石護坡，邊坡1∶2，護砌高度3.5 m。

1.6 防汛交通橋

重建出水渠防汛交通橋軸線位于樁號0+618處，總長60.0 m，跨中間距10 m，共6跨，橋面凈寬7 m，總寬8.5 m，橋面高程47.71 m。上部結構采用預應力鋼筋混凝土空心板，下部結構采用雙柱式墩臺、灌注樁基礎。橋址處河底高程40.2 m，上下游各50 m范圍內均采用M10漿砌石護坡、護底。

2 閘室穩定計算

西溢洪閘加固后共3孔，閘室共兩聯，中孔閘底板分縫，對稱布置，選擇其中的一聯進行閘室穩定計算。西溢洪閘閘室穩定計算采用巖基上水閘抗滑穩定公式進行：

式中：K為抗滑穩定安全系數；f＇為基礎底板與地基之間的抗剪斷摩擦系數；C＇為基礎底板與地基之間的抗剪斷凝聚力；A為閘室基底面的面積；∑G為作用于閘室上的全部豎向荷載；∑H為作用于閘室上的全部水平荷載。

計算工況包括以下3種：1）正常擋水工況：上游水位52.85 m，下游水位48.0 m；2）施工完建期：上、下游無水，地下水位平閘底板底；3）地震工況：上游正常擋水位52.85 m遇地震。

西溢洪閘閘室抗滑穩定計算成果見表1。由表1可知，西溢洪閘各計算工況時的閘室抗滑穩定安全系數計算值均大于規范允許值，說明西溢洪閘閘室穩定滿足要求。

表1 西溢洪閘閘室抗滑穩定計算成果

3 結語

王吳水庫溢洪道為兩個溢洪閘泄洪，且泄槽陡坡段位于彎道上，水流條件極為復雜，根據淮河水利委員會專家審查建議，專門進行了溢洪道水工模型試驗。在溢洪道除險加固設計中，根據水工模型試驗成果，對泄槽、消能防沖設計做了進一步優化，使設計成果更加科學、合理。目前，王吳水庫溢洪道險加固工程施工基本完成，東、西溢洪閘汛期將按新的調度運用方案進行啟閉，水庫將充分保證下游高密市城區及5個鎮(街)的41.5萬人、3.33萬hm2農田，以及膠濟鐵路、膠新鐵路、濟青高速公路、膠王公路、308國道等交通干線的防洪安全。

（責任編輯 崔春梅）

TV697

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1009-6159（2017）-10-0042-02

董新美（1964—），女，研究員