玉屏县尖坡水库工程枢纽区导流优化方案简介
摘要:玉屏县尖坡水库工程枢纽区设计导流方案为左岸导流,采用分两期导流,在保证满足设计过流量的前提下,为了形成施工场地和加快整体进度,又因河床狭窄,基坑工作面不大,采用全段围堰法一次钢涵管导流优化方案。通过对初设导流方案进行优化,在满足设计汛期过流量条件的前提下,既形成施工场地又加快了整体施工进度,取得了良好的效果。
关键词:水库;导流工程;优化;方案
1、工程概况
尖坡水库位于玉屏县大龙镇祥查村高桥河洪家湾溪流中上游,距玉屏县城约15km,距贵阳市316km,工程的主要任务是农业灌溉。
水库坝址以上流域面积2.66k㎡,总库容66.5万m3,工程等别为小(2)型Ⅴ等,工程枢纽包括挡水坝、坝顶溢洪道、坝身取水口、放空兼冲沙底孔、灌溉管道等。挡水坝为C15埋块石砼三圆心单曲拱坝,最大坝高为36.5m(含1m垫层),正常蓄水位466.00m,设计灌溉面积3150亩,其中水田1030亩(含土变田270亩),旱地2120亩,灌溉保证率P=80%时灌溉年用水量85.5万m3。
本工程挡水坝为C15埋石混凝土拱坝,其枢纽建筑物包括挡水坝、岸边溢洪道、取水建筑、放空建筑物等。大坝为C15常态埋块石混凝土三心圆拱坝。坝顶高程为468.50m,河床段建基面高程432.00m,起拱高程433.00m,最大坝高36.5m,最大底宽10m,坝顶宽度上游坝面铅直,下游坝坡1:0.169,坝基坐落在弱风化中下部。
坝顶溢洪道溢流净宽12m。堰顶高程466.00m,溢流表孔堰型为WES实用堰,方程为Y=0.438X1.85,下游消能采用挑流消能。
放空兼冲沙底孔紧靠溢流表孔布置,位于大坝右岸。底孔采用独立塔式井筒型结构设计,进口底坎高程445.50m,底孔孔身断面宽×高为1.5×1.5m的方形圆角孔,圆角半径为0.2m,孔身壁厚度为0.5m,底孔全长为17.73m,其中进口闸门槽段长6.2m,坝内孔身段长10.226m(含挑流段长度)。
大坝坝址河段长约260m,下游为一深切陡崖,受地形条件限制,坝址选择具唯一性。坝址河谷断面为一不对称“V”字型河谷,正常高水位以下,左岸自然地形坡度35°~49°。右岸自然地形坡度下陡上缓,高程480m以下,自然地形坡度31°~57°;高程480~438m,为一平缓台地,自然地形坡度10°左右。正常蓄水位466.00m时,河谷宽72.6m,寬高比2.59。
坡水库左岸有邻谷(溪冲)发育,其库首对应的邻谷沟底高程为446m左右,与库首沟底高程近于一致,沟内有地表名流,两冲沟之间山体最薄位置约270m;在右岸有胡冲、尖坡村寨所在的冲沟发育,其沟底水力坡降较大,现状为梯田,沟底高程远高于对应库区沟底高程,两冲沟之间山体厚约280m。
2、初步设计导流方案
设计导流方案为左岸导流,在两个枯水期内完成大坝主体,采用分两期导流,一期为上游旧坝挡水,左岸明渠导流,下游新建土石围堰。二期利用坝体放空兼冲沙底孔导流,上游利用原有挡水坝加高3m作为上游围堰,下游新建浆砌石围堰的施工导流方式。
度汛标准、度汛时段及流量表
3、优化导流方案的必要性及可行性
为了形成施工场地和加快整体进度,又因河床狭窄,基坑工作面不大,我方拟采用全段围堰法一次导流。导流方案仍然为左岸导流,在一个个枯水期内完成大坝主体,下年汛期之前大坝浇筑到451.5m度汛高程,汛期采用大坝挡水、放空洞过流的度汛方式。
优化的必要性:
①尖坡水库施工场地狭窄,采用分期导流使得施工场地更加狭窄,因为导流明渠、纵向围堰都要占用本来就狭窄的大部分施工场地,坝体无法进行顺利施工。采用埋设涵管导流方式可以大大加宽施工场地,使得大坝下游形成一个大平台,便于机械作业和堆放施工物料。
②由于各种原因尖坡水库总体进度严重滞后,采取分期分段导流方式工期较长,而采用全断面围堰一次导流能明显加快施工整体进度。
优化的可行性:
①涵管导流是一种利用涵管进行导流的施工方法,适用于导流量较小的河流或只用来担负枯水期的的导流。
②尖坡水库河床段开挖时在本年汛后开始,此时本年度汛期结束。
4、优化导流方案
由于该河流流域面积不大,属于季节性河流,流量很小,故导流拟采用涵管导流,将坝轴线上游旧浆砌石坝加高作为上游挡水围堰,围堰顶宽1.0m,底宽2.0m,高3.0m。
坝基开挖开口线范围为一根钢管,直径均为DN1200mm,钢管长30m,钢管在坝体部分不再拆除,进行封堵灌浆处理,为保证过流面积并较少坝体内永久保留管道数量,待放空洞具备过水条件后进行拆除,放空洞顶高程为447.5m。
设计枯水期过流量为4.8m3/s,经计算钢涵管满足上游来水洪峰流量4.8m3/s,考虑上游围堰加高3m的库容调节作用,能满足设计过流量要求。
钢管采用焊接连接,由于钢涵管在坝基坑范围内18m是架空的,两端砌筑浆砌石镇墩,上游侧紧挨围堰浆砌石砌筑2m*1m*1m的浆砌石镇墩,下游侧砌筑两个2m*1m*1m的浆砌石镇墩。架空部分钢管用直径20cm的三根钢管形成三脚架作为支撑固定点,支撑点设置在坝体下游侧的埋石混凝土范围,将来浇筑在坝体内不再拆除。钢涵管在坝体内部分上下游分别设置两道止水环,钢管进出口顶部设置灌浆孔便于后期封堵。
5、导流涵管封堵方案
封堵时间:右岸放空洞具备过水条件。
封堵步骤如下:涵管进口砂袋封堵→上游围堰挡水→坝体外钢管保留50cm其余拆除→上下游多出50cm钢管顶部事先设置2个直径20cm的下料口→钢管两端用钢板封死→通过2个下料口往坝体内钢管灌注C15混凝土→灌注水泥浆→切除多余50cm钢管和混凝土→丙乳砂浆将涵管断面抹平封闭→拆除上游浆砌石围堰。
钢管超出坝体50cm保留外,其余钢管拆除,然后在多出的50cm钢管顶部事先焊接出两个直径20cm钢管作为混凝土下料口,钢管两端用钢板焊接封闭,然后通过2个下料口向钢管内浇筑C15混凝土,混凝土灌满后再将下料口作为灌浆孔,向钢管内灌注水泥浆,使得涵管内混凝土到达密实。然后将多出的50cm钢管及混凝土切除,再用丙乳砂浆将涵管上下游断面抹平,最后拆除上游浆砌石围堰。
6、优化效果
通过对初设导流方案进行优化,在满足设计汛期过流量条件的前提下,既形成施工场地又加快了整体施工进度,取得了良好的效果。
参考文献:
[1]《水利水电工程施工导流设计规范》SL 623-2013.
[2]《水利水电工程设计洪水计算规范》SL 44-2006.
(作者单位:河北省水利工程局)
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