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灌区除险加固工程设计探讨

[摘要]文章以辽宁某灌区节制闸和分水闸的除险加固工程为实例,介绍了本工程的主要设计及施工方法,为以后类似的工程提供了必要的技术参考。

[关键词]灌区;节制闸;分水闸;除险加固

2015年12月15日,国家统计局调查结果显示:辽宁省粮食年产量为200.25亿kg,比上年增加24.85亿kg,增幅居全国首位。从2010年以来,辽宁省政府每年会安排超过400亿元的专项资金用于农业水利建设,其中,灌区建设被放在了重要位置。目前,我国拥有各类灌区超过1000多万处,但这些灌区大都修建于20世纪50~70年代,年久失修严重,辽宁省内也存在该问题。因此,加强灌区除险加固作业已成为保证该省农业顺利健康发展的重要路子。

1工程概况

某灌区地质构造复杂,该灌区区内雨量充沛,水质优良、土质肥沃、温度适宜,是该区域重要商品粮基地之一。灌区设计灌溉面积0.35万hm2,有效灌溉面积0.28万hm2,现有干支渠道长度155km。灌区建设于1969年,由于缺乏资金投入,本灌区渠首得不到及时维护和更新,致使建筑物老化、破损等现象十分严重,直接造成灌区灌溉效益逐年衰减,实际灌溉面积递减,对实施农业开发高标准农田建设、提高当地农业综合生产能力形成制约,亟需更新改造

2除险加固的内容及总方案

(1)除险加固内容:①重建水毁节制闸;②重建水毁分水闸,并修建闸后至干渠58m输水渠道;③重建水毁溢流坝。(2)除险加固总方案:综合考虑本工程主要功能为抬高渠首闸前水位,再结合工程投资及工期等因素,本次除险加固设计方案枢纽总布置采用闸坝结合型式。工程主体由节制闸、分水闸及溢流坝三个大部分组成。其中节制闸及溢流坝(以下简称拦河闸坝)轴线与102线公路桥平行,轴线总长度300.0m。分水闸布置于拦河闸坝右岸上游10m处,闸轴线与拦河闸坝轴线垂直。

3主要工程设计分析

3.1溢流坝工程设计。(1)总体结构设计:本项目的溢流坝轴线总长度为289.4m,总体设计结构形式为“浆砌石堰体+20cm钢筋混凝土罩面”。坝顶高程7.1m,与设计正常高拦蓄水位齐平,坝基高程3.5m,坝基底宽7.39m。坝体上下游均设置齿墙,深1.2m,底宽0.6m,齿墙为钢筋混凝土结构,堰基底层设10cm素混凝土垫层。溢流坝每20m设一结构缝,缝间填充2cm沥青浸油木板,并在混凝土罩面部分夹651型橡胶止水带防渗。(2)坝体防渗设计:设计溢流坝上游前端设浆砌石防渗铺盖,尺寸为:长×厚=5.0m×0.8m。铺盖上下游均设置齿墙,齿墙深0.7m,底宽1.0m。坝基前脚下铺5.0m深土工膜垂直防渗,防渗基底高程-2.7m,防渗材料为两布一膜,单位质量500g/m2。对溢流坝前端50m范围内河道清淤,清淤控制高程5.3m,与防渗铺盖齐平。各个结构所用混凝土标准,见表1。(3)消能形式设计:设计本项目溢流坝消能为戽流消能型式,该消能形式具有体积小、长度短、工程量省、施工方便、施工简单、消能效果良好等特点,目前已在辽宁部分地区广泛应用。其具体设计如下:①设计消力戽挑角32°,反弧半径3.0m,戽唇顶高程4.8m,高于坝下河底0.5m,戽底高程4.32m;②消力戽下游设5.0m宽,1.0m厚格宾石笼护脚(双层,单层0.5m),石笼顶高程4.3m,石笼底部铺设300g/m2长丝土工布反滤。石笼护脚末端接20.0m戽流消能预冲段,提供戽流消能空间;③距溢流坝坎后25m处设置透水尾坎,尾坎高0.8m,顶高程5.1m,宽3.5m,上下游各设置一道0.5m厚钢筋混凝土齿墙,为到达防护及透水的双重效果,齿墙上部为锯齿构造,内部填充石笼;④为保护尾坎下游侧已建桥梁,根据公路部门要求并结合工程实际,设总长20m(至桥下游末端),厚0.3m格宾石笼防护。3.2节制闸工程设计。(1)总体设计:本项目共设计节制闸5孔,单孔净宽1.4m,中墩及边墩均宽0.6m,总宽度10.6m。闸室顺水流方向总宽度7.39m,与溢流坝同宽,闸底板前端厚度2.0m,末端与消力池高程过渡段衔接,渐变至1.1m。闸底板上下游均设置齿墙,深1.2m,底宽0.6m。闸底板为钢筋混凝土结构,底部设10cm素混凝土垫层。(2)防渗设计:闸基前端防渗布置与溢流坝相同。设5.0m宽浆砌石防渗铺盖,厚度0.8m,铺盖上下游均设置齿墙,齿墙深0.7m,底宽1.0m。铺盖浆砌石砂浆标号M10。闸基前脚下铺5.0m深土工膜垂直防渗,防渗基底高程-2.7m,防渗材料为两布一膜,单位质量500g/m2。(3)消能形式设计:本项目设计节制闸采用底流消能型式,消力池底板与闸室底板用斜坡连接,斜坡段长为5.6m,坡比为1∶4.0,消力池水平段长13.4m,深0.7m,底板厚0.7m,下铺厚0.1m的C10素混凝土垫层。消力池底板水平段设排水孔,孔径100mm,孔距1.5m,梅花形布置。消力池末端采用0.5m厚格宾石笼防护与透水尾坎相接,石笼顶高程4.3m,石笼底部铺设300g/m2长丝土工布反滤。3.3分水闸工程设计。本工程分水闸与原闸相同布置于溢流坝上游右岸10.0m处,由闸室和穿堤箱涵两部分组成,顺水流方向总长12.0m,其中闸室部分长1.0m,穿堤涵洞部分长11.0m,闸轴线与拦河闸坝轴线垂直。分水闸闸室为钢筋混凝土结构,顺水流方向长度1.0m。共分3孔,单孔尺寸为1.0m×1.0m(宽×高),总宽5.0m,中墩及边墩厚度均为0.5m,闸底高程为6.3m。工作桥顶高程9.9m,厚度0.2m。工作桥临水侧设钢结构栏杆。穿堤部分盖板涵,洞身尺寸与闸室相同,共分3孔,单孔尺寸为1.0m×1.0m(宽×高),洞身长11.0m,浆砌石涵壁及底板,底板厚度0.8m,钢筋混凝土顶部盖板,盖板厚度0.2m。为使新建分水闸与灌区干渠相接,箱涵后接58.0m长输水渠道。渠道主体为浆砌石结构,3cm水泥砂浆抹面,矩形断面,宽4.0m,底坡i=2‰。

4结束语

通过本次除险加固改造后,该灌区的主要水利设施得到彻底翻新,经济社会效益显著,输水灌溉能力提高了20%,同时也大大减轻了管理人员的工作负担。在水利设施除险加固设计时,应充分了解现场实际情况,充分利用原有水利设施,在保证各方面指标符合要求的前提下节约工程投资,真正的做到因地制宜。

作者:许琳林 单位:北票市龙潭水库管理处

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