平頂山市孤石灘水庫除險(xiǎn)加固方案研究

平頂山市孤石灘水庫除險(xiǎn)加固方案研究

1小呼反合江縣西南常村委會(huì)校園地區(qū)獨(dú)石灘水庫位于淮河流域沙河支流偉江上游。水庫位于河南省河南省葉縣西南部常村鎮(zhèn)小胡沱村上游約600米。這是一個(gè)以防洪和灌溉為主的大型灌溉（2）水庫。水庫控制面積約286公里。現(xiàn)在總面積約1.85億3m，正常蓄水水位為152.50米。2渠底主壩溢洪道加固方案根據(jù)《大壩安全鑒定報(bào)告書》所述的溢洪道存在的問題,結(jié)合水庫工程實(shí)際情況,根據(jù)孤石灘水庫庫區(qū)附近的地形、地質(zhì)條件,本次水庫除險(xiǎn)加固進(jìn)行以下兩種方案比選。方案一:因現(xiàn)狀溢洪道為壩肩式溢洪道,閘壩結(jié)合處滲漏嚴(yán)重,且閘室段鋼筋混凝土存在配筋不夠、閘墩出現(xiàn)裂縫等問題,本方案將該溢洪道拆除,然后在該段修筑土壩進(jìn)行封堵。另在北壩頭分水嶺處,距壩頭約500m的山坳里新修溢洪道。根據(jù)該處的地形條件,閘室段可設(shè)4孔,單孔凈寬10m,堰頂高程151.50m,閘門采用弧形鋼閘門,2×150kN卷揚(yáng)式啟閉機(jī),尾水渠底寬45m,渠底縱坡為1/200,全長440m,尾水渠采用漿砌石護(hù)砌。方案二:溢洪道控制閘仍選在現(xiàn)狀閘址處,根據(jù)方案比選(后面有關(guān)章節(jié)),將老溢洪道拆除重建。溢洪道加固方案分析。方案一是將現(xiàn)狀溢洪道拆除,采用主壩封堵缺口,然后在北壩頭分水嶺處(距壩頭約500m)的山坳里建新溢洪道,在1958年開工興建時(shí),溢洪道就建在該處,1970年水庫續(xù)建改為副溢洪道,1997年加固將該溢洪道封堵建副壩,該處雖具備建閘條件,但該處地勢相對(duì)較高,泄流能力較小。因該處尾水渠段地質(zhì)條件差,需進(jìn)行護(hù)砌,且尾水渠需下挖,開挖方量較大,該方案5年一遇洪水位為154.04m,20年一遇洪水位為156.41m,2000年一遇校核洪水位為162.18m,均高于現(xiàn)狀相應(yīng)水位,大壩壩頂需加高,且需增加移民征地,該方案主要工程部分投資為7739萬元(包括壩頂加高部分,不含移民征地費(fèi)用);而方案二是將現(xiàn)狀溢洪道拆除重建,溢洪道位于原位置,開挖方量相對(duì)較小,且該處可通過降低堰頂高程的方式增大泄量,不需對(duì)大壩壩頂高程進(jìn)行加高,該方案主要工程部分投資為6768萬元。兩方案泄流能力差別不大,通過從泄洪能力、施工難度、移民征地影響范圍及投資等方面進(jìn)行比較,以投資較省、施工方便、移民征地影響范圍最小為原則,方案二施工難度較小、投資相對(duì)較少,不需要移民征地。綜合考慮,比較優(yōu)越,溢洪道加固推薦按方案二實(shí)施。3壩體深壩型溢流堰型方案方案一:加大泄流能力,大壩壩頂高程維持現(xiàn)狀不變。將原溢洪道全部拆除重建,新閘堰頂高程降低至145.00m,堰面型式為折線實(shí)用堰型,增加泄流能力使下泄流量滿足水庫泄洪要求,大壩壩頂高程維持現(xiàn)狀161.00m。該方案降低了堰頂高程,加大了泄流能力,大壩不用加高,新閘堰面型式為折線實(shí)用堰型,堰頂相對(duì)較寬,工作閘門和檢修閘門布置時(shí)較為靈活,閘室及陡坡段主要工程部分投資為2631萬元。方案二:維持現(xiàn)有泄洪設(shè)施規(guī)模,增加壩頂高程。將原溢洪道全部拆除重建,新建閘室控制段與原閘室結(jié)構(gòu)一樣,閘室長21.50m,溢流堰頂高程為147.00m,堰面由R=14.48m的圓弧段及曲線方程y=0.05x2兩段組成。該方案因風(fēng)速系列延長,需對(duì)大壩加高,該方案閘室及陡坡段主要工程部分投資為3023萬元。溢洪道加固措施采用方案一,即閘室部分拆除重建,采用折線型實(shí)用堰方案。建新閘室,共3孔,單孔凈寬10m,堰頂高程為145.00m。同時(shí)結(jié)合溢洪道左邊墩的拆除重建,拆除閘壩結(jié)合段,根據(jù)規(guī)范新建刺墻并擴(kuò)大粘土心墻斷面。水庫安全達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn)要求。4級(jí)消力池?cái)嗝娣桨阜桨敢?全部拆除重建,設(shè)三級(jí)消能工,一、二級(jí)消力池泄槽位置基本在原位置,在泄槽末端設(shè)三級(jí)消力池。方案二:在方案一基礎(chǔ)上調(diào)整,仍采用三級(jí)消能,調(diào)整泄槽彎道半徑,二級(jí)消力池布置在1#彎道下游,泄槽末端建三級(jí)消力池,消力池和泄槽均采用矩形斷面。消力池尾坎采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu),一方面可起到輔助消能作用,另一方面可調(diào)整消力池出水流態(tài)。方案三:采用二級(jí)消能,一級(jí)消力池與陡坡段相連,二級(jí)消力池位于1#彎道下游,二級(jí)消力池下游尾水渠縱向底坡采用緩坡,二級(jí)消力池出口以上消能工及泄槽均采用矩形斷面,尾水渠采用梯形斷面。方案四:采用二級(jí)消能,一級(jí)消力池與陡坡段相連,二級(jí)消力池位于泄槽段的末端,消力池及泄槽段斷面型式為矩形。方案五:采用二級(jí)消能,一級(jí)消力池與陡坡段相連,二級(jí)消力池位于泄槽段的末端,1#彎道以上泄槽段為矩形斷面,1#彎道以下泄槽段為梯形斷面。5個(gè)方案工程投資見表1。消能方案比選。方案一、方案二是采用三級(jí)消能方式,方案三、方案四、方案五是采用二級(jí)消能方式。方案一基本按照現(xiàn)狀消力池及泄槽段平面布置和結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行拆除重建,并增加了三級(jí)消力池,但該方案彎道段的彎道半徑不滿足規(guī)范要求,二級(jí)消力池及尾水渠均采用梯形斷面,水流流態(tài)復(fù)雜;方案二是在方案一的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化處理,仍采用三級(jí)消能,將二級(jí)消力池移至1#彎道下游,并將二級(jí)消力池及泄槽段斷面形式改為矩形斷面,同時(shí)對(duì)彎道半徑進(jìn)行調(diào)整,以滿足規(guī)范要求,三級(jí)消力池仍設(shè)在泄槽的末端;方案三是在方案二的基礎(chǔ)上,減去三級(jí)消力池,一級(jí)消力池仍設(shè)在陡坡段的末端,二級(jí)消力池設(shè)在1#彎道下游,將原0+345.92~0+600段泄槽變?yōu)槎?jí)消力池的尾水渠,由陡坡變?yōu)榫徠?將二級(jí)消力池的底板高程和其后尾水渠段的底板高程降低2.00m左右,以減小水流對(duì)下游河道的沖刷;方案四是在方案二的基礎(chǔ)上,將三級(jí)消能調(diào)整為二級(jí)消能,一級(jí)消力池仍設(shè)在陡坡段的末端,二級(jí)消力池設(shè)在泄槽的末端,泄槽及消力池均采用矩形斷面,因少了一級(jí)消能,但增加了二級(jí)消力池的深度;方案五是在方案四的基礎(chǔ)上,將一、二級(jí)消力池間的泄槽斷面由矩形變?yōu)樘菪?一級(jí)消力池及彎道段為矩形斷面,通過扭面后變?yōu)樘菪螖嗝?然后又通過扭面變?yōu)榫匦螖嗝媾c二級(jí)消力池相連,水流流態(tài)較為復(fù)雜。綜合考慮多種因素,推薦采用方案三,即采用二級(jí)消能,一級(jí)消力池與陡坡段相連,二級(jí)消力池位于1#彎道下游,調(diào)整二級(jí)消力池下游泄槽的渠底坡降,將原陡坡變?yōu)榫徠?消力池?cái)嗝鏋榫匦螖嗝?尾水渠段盡量利用現(xiàn)狀斷面形式,下部為梯形斷面,上部為擋墻。采取封堵老溢洪道在它處另建泄水建筑物或在現(xiàn)狀閘址處,將老溢洪道拆除重建。5溢洪道不同部位通過對(duì)閘室控制段和消能方式進(jìn)行比選,推薦將溢洪道拆除重建,此次工程布置時(shí)0+000樁號(hào)選取位置與原位置相同,新建溢洪道由上游引渠段