溢洪道除險加固工程處理分析

陳忠潤 李英 梅德波

關鍵詞： 溢洪道 大壩 除險加固 泄洪量

1 東洱河水庫溢洪道的基本情況及存在的主要問題

東洱河水庫溢洪道位于大壩東南向1 km 處，首部橫穿213國道，建有首部閘門室，設有2 m×2 m平面鋼閘門3套。溢洪道進口底板為1 337.575 m，為有閘控制寬頂堰。閘后為深1.2 m，長15.2 m 的消力池，池后130 m為一跌坎，向南延伸900 m 后，交匯于金雞河。斷面呈梯形，由于該工程在除險加固時僅對閘室和消力池段做了處理，以下部分僅開挖出斷面而未做襯砌處理，影響了溢洪道的泄洪。溢洪道最大泄流量為60 m3/s。低位輸水涵洞為加固配套工程，位于壩左肩52.5 m 的壩下，埋管為鋼管，內徑為0.6 m，長度為120.4 m，進口底板高程1 328.00 m，進口設事故檢修閘門，閘井啟閉塔操作平臺高程1 350.50 m，用交通橋與壩頂連接。閘孔尺寸為0.6 m×0.6 m（寬×高），原設計最大出流量3 m3/s。

溢洪道閘門已經運行了多年，因受當時技術限制導致閘門維護困難，該閘門銹蝕和漏水嚴重，給工程使用帶來了隱患，其啟閉機設備也銹蝕嚴重，電氣控制元件老化缺損嚴重，零部件缺損變形嚴重，因此，對原進口3 道閘門進行改建。閘門門槽結構不變，只是拆除原二期混凝土后重新澆筑二期混凝土，閘門更換后仍為2 m×2 m 的平板鋼門 。啟閉機設備也由原來的螺桿機更換為卷揚機。

垮塌的邊墻及水庫下游行洪渠道4+040 m 處右岸路基向渠內滑塌已列入應急處理設計方案中。由于原溢洪道控制段結構僅閘墩墩頭及墩尾為漿砌石結構，其余結構均為鋼筋混凝土。地震后經過現場檢查，閘墩墩頭及墩尾未見明顯裂縫，結構基本完好，因此此次除險加固未對其進行處理[1-2]。

2 溢洪道泄流能力復核及加固處理

東洱河水庫溢洪道仍采用開敞式，根據實際情況，溢洪道可分為進口段、控制段、泄槽段、消能段、陡槽段等部分。

2. 1 溢洪道泄流能力復核

溢洪道為有閘控制寬頂堰，首部閘室為3 孔2 m×2 m 平面鋼閘門，堰頂高程1 337.575 m。

當水位低于1 339.575 m 時，屬于堰流，采用堰流流量計算公式計算[3]：

溢洪道設計最大泄量為60 m3/s 時，校核洪水位是1 343.59 m，此次復核結果在校核洪水位時泄量為58.06 m3/s，溢洪道泄流能力不能滿足設計要求，需要進行加固處理[5-8]。

2. 2 溢洪道加固改造施工

土方開挖：由2.0 m3挖掘機開挖，扣除回填所需的土方外，其余由10 t 自卸汽車運至棄碴場棄碴。混凝土鑿毛由人工進行；混凝土的拆除基本上由人工進行，部分可采用Y30 型手風鉆鉆孔密集淺孔爆破拆除，人工集碴，開挖碴料由2.0 m3挖掘機挖裝，10 t 自卸汽車運至下游公路邊碴場棄碴[9]。

混凝土澆筑由JZC350 型混凝土攪拌機拌制，由1T 機動翻斗車運至工作面，人工入倉，防浪墻由2.2 kW插入式振搗器振搗密實，鋼模施工。

漿砌石施工：所用塊石由寧洱縣附近已有砂石加工廠購買，人工裝5 t 自卸汽車運至工作面附近，砂漿由JZC350 型混凝土攪拌機拌制，1 t 機動翻斗車運至工作面附近，人工砌筑。

2.2.1 進口段

進口段樁號0+130.00 m～0+152.00m段，平距30 m，上游寬40 m，順水流方向漸收縮至25 m，渠底坡為反坡，右岸山體幵挖，邊坡穩定達到規范要求，左岸新建漿砌石擋土墻，底坡為i=0.131 5，起始底板高程1 337.394 m，末端高程1 334.500 m。斷面形式為矩形，邊墻高2.5 m，底寬6 m，用M8.0漿砌石砌筑。

2.2.2 控制段

控制段樁號0+152.00 m～0+748.30 m段，溢流堰拆除重建，底坡為i=0.010 4，起始底板高程1 334.500 m，末端高程1 328.300 m。斷面形式為矩形，邊墻高2.5 m，底寬6 m，用M8.0 漿砌石砌筑，溢流堰堰體內部采用M10 水泥砂漿砌筑，表面采用C25 現澆砼，厚30 cm。堰前、堰頂及堰后均用M10 水泥砂漿勾凸縫。溢流堰中段設伸縮縫1 道，內設橡膠止水，止水前后用橡塑板填縫。

2.2.3 泄槽段

泄槽段樁號0+393.5 m～0+508.5 m段，底寬25 m，總長90 m，底坡為i=0.0104，起始底板高程1 331.983 m，末端高程1 330.793 m。斷面形式為梯形，面坡為1∶1，底寬6 m，用M8.0 漿砌石砌筑。左岸導流墻拆除重建，采用M10 重力式漿砌石擋土墻結構，根據溢洪道水力計算，確定邊墻高度為2.5 m。右岸山體進行拓寬開挖，邊坡坡比達到1∶1，確保山體穩定。

2. 3 消力池復核

閘后消力池寬為8.0 m，深度為1.2 m，邊墻高度為2.5 m，長度為15.2 m。消力池按照最大下泄流量為60 m3/s 時，校核洪水位在1 343.59 m，對其進行復核計算，溢洪道進口高程為1 337.575 m，消力池底高程為1 336.375 m[10-12]。

2.3.1 收縮水深計算

2.3.2 躍后水深計算

計算公式如下：

2.3.3 消力池深度計算

計算公式如下：

2.3.5 消能段的改造施工

根據地形條件，東洱河水庫溢洪道消能采用挑流形式，消能段樁號0+628.300 m～0+703.300 m 段，底坡為i=0.010 4，起始底板高程1 329.548 m，末端高程1 328.768 m。斷面形式為梯形，面坡為1∶1，邊墻高2.5 m，底寬6 m，用M8.0 漿砌石砌筑。

（1）挑坎高程確定。

洪水經挑流鼻坎消能后，進入下游出水渠。根據《溢洪道設計規范》（SL 253-2018）規定，在保證能形成自由挑流的情況下，挑坎高程齊平或略低于下游最高水位，經比較確定坎頂高程。

（2）挑坎參數確定。

設計挑坎為連續等寬式，根據《溢洪道設計規范》（SL 253-2018）規定：挑流鼻坎反弧半徑R 為反弧最低點最大水深的6～12 倍。經比較確定挑坎反弧半徑為4.95 m，挑射角37.69°，反弧最低點高程1 327.56 m，反弧段上游與泄槽底板切線連接。

根據工程地質報告，溢洪道下游基巖出露，巖石完整且較堅硬，抗沖刷能力強，據此，下游河床內不再采取工程措施。為防止溢洪道內洪水回流沖刷壩后，在大壩主河槽段壩后新建漿砌石擋土墻，墻體釆用重力式擋土墻結構，高2.5 m[13]。

2. 4 陡槽段水力計算

式（8）中：q 為計算斷面單寬流量；θ 為陡坡底板與水平面的夾角；? 為流速系數，取? = 0.95；H0 為以起始計算斷面渠底為基礎的上游來流總水頭。

計算結果如表2 所示。根據表中計算結果，最大水深為2.07 m，選擇邊墻高度為2.5 m[14]。

3 設計處理措施

對原進口3 道閘門進行改建。閘門門槽結構不變，只是拆除原二期混凝土后重新澆筑二期混凝土，閘門更換后仍為2 m×2 m 的平板鋼門。啟閉機設備也由原來的螺桿機更換為卷揚機。

原溢洪道里程0+000.00 m～0+130.00 m 與0+748.30 m～0+951.00 m（交金雞河）段已進行漿砌塊石襯砌，其余地段均為土渠。此次除險加固對土渠段進行漿砌石襯砌。

在應急處理項目中已安排，此次除險加固未考慮。應急處理方案分別為將垮塌的邊墻拆除重新用漿砌石支砌、在未垮塌的邊墻外支砌漿砌石擋墻以保護原來的邊墻。下游河道4+040 m 處滑塌的擋墻急處理設計方案是將滑塌的擋墻及已經變形的渠道底板漿砌石拆除，用漿砌石支砌擋墻及渠道底板，處理長度60 m。