水利工程评职范文溢洪道除险加固设计

　　摘要: 加固设计全面论述分析溢洪道存在的安全隐患，并通过水工模型试验加以验证，确定加固设计方案。

　　关键词:那降水库,溢洪道,加固设计

　　1 工程概况

　　那降水库位于隆安县城厢镇那降村右江支流那降河上。水库集雨面积63km2，总库容为2717万m3，是一座以灌溉、城镇供水为主，兼有防洪、发电等综合利用的中型水库。那降水库于1960年建成蓄水运行。枢纽由大坝、溢洪道、输水设施、电站等部分组成。

　　根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)，本次除险加固采用的洪水标准为：100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核，消能防冲按30年一遇洪水设计，设计洪水位150.74m，校核洪水位151.70m，正常蓄水位147.50m。水库工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级。

　　2007年10月水利部大坝管理中心对那降水库三类坝鉴定成果进行了核查，同意三类坝的结论。

　　2 溢洪道现状及存在的主要问题

　　2.1 溢洪道现状

　　溢洪道位于大坝左坝端。溢洪道堰流型式为开敞式宽顶堰，堰顶高程为147.50m，堰顶进口宽51.5m，一级陡坡泄槽段总长87m，经渐变段缩小成30m宽的矩形陡槽段，渐变段长42m，矩形段长45m，总坡比为1：2.84。一级消力池长60m，宽30m，池底高程116.10m，出口为1：1梯形坎，坎顶高程118.30m。消力池后接一段明渠，把水流引向二级消能的陡坡泄槽，明渠及陡槽的宽度均为30m，明渠底颇i=1/2000，陡槽总长17m，坡比为1：2.5。二级消能采用挑流消能形式，二级陡槽末端接挑流鼻坎，挑流角θ=30°，鼻坎底高程为110.00m，挑流鼻坎后接一段4m长的护坦。

　　2.2 溢洪道存在的主要问题

　　通过分析本次地勘资料、《那降水库溢洪道、放水塔及工作桥混凝土强度、碳化深度和溢洪道边墙浆砌石砌筑质量检测检查报告》、《那降水库溢洪道水工整体模型试验报告》、水力学及结构稳定计算结果，溢洪道存在的主要问题如下：

　　①一级陡槽无排水设施。

　　②消力池底板砼碳化、冲刷严重，凹凸不平。

　　③现状溢洪道消能工的消能效果不好，特别是一级消力池基本不起消能作用，池中水深小，流速大，没有形成水跃，消力池相当于泄槽，水流直接冲击池后交通桥和供水管道。

　　④一级陡槽槽底的流速在15～20m/s之间，这是陡槽水流的落差引起的，无法消除，只能采取防冲措施。

　　⑤一级消力池后交通桥高度低于100年和1000年一遇设计、校核洪水位泄洪水位，供水管底的高程低于1000年一遇校核洪水的泄洪水位，妨碍水库安全泄洪，对溢洪道构成危害。

　　⑥二级泄槽下游过水断面缩窄，流速加大，严重冲刷泄槽左侧下游右岸岸坡。泄槽挑流鼻坎下游右侧产生回流，会淘刷挑坎下游右侧及护坦前缘河床。

　　3 溢洪道加固方案

　　那降水库为中型水库，水库溢洪道较长，并采用一级消力池消能、二级挑流消能两种消能方式结合，情况较为复杂，因此对溢洪道做了水工整体模型试验。根据模型试验的成果，本阶段研究了三种方案。

　　方案1：在一级消力池中设置消力坎，坎高2.5m，布置在距一级消力池前缘30m处，从试验得到的水面线成果可知，一级消力池两侧导墙的高度不能满足要求，需加高1.50m。池后交通桥满足不了100年和1000年一遇洪水泄洪的要求，供水管底的高程满足不了1000年一遇的泄洪的要求，交通桥需加高1.5m，供水水管需抬高1.5m。

　　方案2：一级消力池不加设消力坎。从试验得到的水面线成果可知，一级陡槽、消力池及二级陡槽两侧导墙的高度满足要求，反弧段两侧导墙需加高2.0m左右。消力池后交通桥因为池中闸墩的影响，水流漫上桥面，冲击供水管道，桥和水管产生较大振动，危及自身及溢洪道的安全，所以计划改建交通桥，桥梁底高程抬高，泄槽中不设桥墩，供水管移置交通桥上。由于下游水流流速较大，对下游河床及河床冲刷较严重，需采取防护措施保证鼻坎及对岸边坡的稳定。

　　方案3：把原一级消力池底板及边墙全部拆除，并挖深降低一级消力池高程，使消力池起到底流消能的作用，从而降低下游水流的流速，避免水流对下游河床及河岸的严重冲刷。

　　比较以上三个方案，方案1设置消力坎后，消力池起到了消能作用，但是由于水面雍高，导墙、交通桥、供水管均需进行抬高改建。投资较大。方案2不加设消力坎，消力池未起到了消能作用，但是水位较低，一级陡槽、消力池及二级陡槽两侧导墙的高度均满足要求，只需加高反弧段两侧导墙，改建交通桥及供水管。投资相对较小。方案3需把原一级消力池底板及边墙全部拆除，并挖深基础重建，总的工程量及投资较大。

　　综合分析认为，方案2较优，本次溢洪道加固初步设计推荐方案2的加固方案。

　　4 溢洪道除险加固设计

　　针对溢洪道存在的问题，本次设计对溢洪道进行了如下加固改建：

　　(1)一级陡槽加固

　　一级陡槽底板局部凿槽增设排水盲沟。

　　(2)边墙加固

　　所有溢洪道边墙根据校核洪水位在迎水面增设200mm厚C30砼防高速水流冲刷，新砼层与旧浆砌石墙体之间采用膨胀螺钉拉结。

　　(3)一级消力池底板及边墙加固

　　将原底板拆除，新浇80cm厚混凝土层。砼底板设置排水盲沟。

　　(4)一级消力池末端交通桥加固

　　把消力池末端交通桥拆除重建，设计荷载等级汽车-20，挂-100。设计新建交通桥共1跨，跨长29.94m。

　　(5)供水管加固

　　把供水管移置交通桥上，避免下泄洪水对供水管的冲击。

　　(6)反弧段两侧导墙加固

　　反弧段两侧导墙边墙加高2m，采用浆砌石结构。

　　(7)二级挑流消能鼻坎基础稳定加固

　　在鼻坎下游端修建钢筋砼截水墙对鼻坎基础进行防护。

　　(8)下游岸坡加固

　　下游对岸采用砼边坡进行防护，长度护至泄槽左导墙对岸下游60m处;下游左岸采用浆砌石挡土墙进行防护。护岸上游段因为靠近冲坑，基础稳定存在危险，采用人工挖孔桩进行基础处理防护。

　　5 溢洪道设计修改、变更及原因

　　根据模型试验及计算成果，溢洪道下游冲坑较深，原设计是在鼻坎下游端修建钢筋砼截水墙及护岸上游段采用人工挖孔桩基础。

　　原设计的加固方案是考虑受到水流冲刷出现冲坑后对鼻坎及护坡的防护措施，但是冲坑的存在对建筑物的安全还是存在一定的威胁，而且人工挖孔桩施工比较复杂，施工质量难以保证，所以经过多方研究考虑，在实际加固施工中，溢洪道下游的加固方案进行如下更改：取消鼻坎下游端的钢筋砼截水墙及护岸上游段的人工挖孔桩基础，溢洪道出口段河床采用C30钢纤维砼护坦进行防冲保护，避免形成冲坑。

　　6 结语

　　那降水库经过几十年运行，存在诸多安全隐患，险情时有发生，水库的除险加固是必要的。

　　这次溢洪道的加固设计是合理的。首先对溢洪道的安全隐患作了详细分析，找出原因，进而根据实际情况提出了相应的加固措施，同时结合水工模型试验成果确定了较佳的加固方案。在设计中既考虑了设计的可行性，又考虑了原有建筑现状的布置特点，在技术和经济上都是可行的。

　　参考文献：

　　1. 《广西隆安县那降水库除险加固工程初步设计报告》，广西南宁水利电力设计院，2008.05;

　　2. 《广西隆安县那降水库溢洪道水工整体模型试验报告》，广西大学土木工程学院;2008.05;

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