淺談新陂水庫除險加固工程輸水涵管改建設(shè)計

張磊

摘要：通過對新陂水庫輸水涵管現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀輸水涵管存在嚴(yán)重安全隱患，為保證水庫安全運行，亟需對現(xiàn)有輸水涵管進(jìn)行改建。

關(guān)鍵詞：新陂水庫；輸水涵管；改建；設(shè)計

中圖分類號：TV697.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-3024（2016）09-89-02

1.工程概況

新陂水庫位于廣州市白云區(qū)鐘落潭鎮(zhèn)新陂村，水庫集雨面積2.28km²，按50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，500年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核。水庫死水位40.00m（珠基高程，下同），死庫容2.85萬m³，正常蓄水位47.61m，相應(yīng)庫容131.94萬m²，設(shè)計洪水位48.56m，相應(yīng)庫容171.89萬m³，校核洪水位48.90m，相應(yīng)庫容187.13萬m³。是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、養(yǎng)殖、生態(tài)等綜合利用的?。?）型水庫。

新陂水庫輸水涵管位于大壩左側(cè)，建于1956年，為矩形拱涵，孔口尺寸為0.6 m（高）×0.4m（寬），進(jìn)水口高程40m，總長為57m，最大輸水流量0.5m³×/s。由資料查得，輸水涵管兩側(cè)墻為底寬0.8m的漿砌塊石，涵頂為寬1.1m，厚0.3m鋼筋混凝土蓋板。

2.存在問題

現(xiàn)輸水涵管進(jìn)水口閘門采用拉桿控制，啟閉拉桿銹蝕嚴(yán)重，啟閉困難，出水口段擋墻狀況較差，涵頂蓋板混凝土保護(hù)層脫落，下游無消能防沖設(shè)施。

據(jù)現(xiàn)場檢查，在庫水位并不高、閘門關(guān)閉情況下涵洞內(nèi)仍有15cm積水，通過現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)涵管內(nèi)有漏水部位，閘門存在止水老化問題。由于當(dāng)時設(shè)計及施工標(biāo)準(zhǔn)較低，運行多年而未曾加固過，隱患很大，若突遇大洪水可能引發(fā)安全事故，水庫下游為人口密集區(qū)，因此，需對輸水涵管進(jìn)行改建，以消除安全隱患。

3.輸水涵管設(shè)計

新建豎井式放水塔，進(jìn)口段由閘室控制段、上部豎井啟閉機(jī)室、工作橋等部分組成。采用平板混凝土閘門和手電兩用啟閉機(jī)，施工時需對放水塔基礎(chǔ)徹底清基，由于基礎(chǔ)位于粉質(zhì)粘土層，采用200mm厚C15素混凝土作為墊層，再澆筑C25砼塔基。

根據(jù)上表計算成果，確定本工程消力池長為13m，池深為0.9m。

3.3閘室基礎(chǔ)處理

根據(jù)設(shè)計圖紙，計算閘室基礎(chǔ)以上建筑物的自重、設(shè)備荷載及活載所產(chǎn)生的基礎(chǔ)最大承載力為80.87kPa，閘室基礎(chǔ)設(shè)計高程為38.90m，根據(jù)地質(zhì)報告，閘室基礎(chǔ)處為粉質(zhì)粘土層，該層承載力特征值為160kpa，故無需基礎(chǔ)處理可滿足設(shè)計要求。

3.4施工方案選擇

本次涵管加改建可選用大開挖和頂管兩種施工方案，具體優(yōu)缺點見下表：

考慮到本工程舊涵管破損嚴(yán)重，即使封堵后仍存安全隱患，經(jīng)綜合比較，本工程采用大開挖方案進(jìn)行施工。

3.5開挖邊坡穩(wěn)定計算

根據(jù)規(guī)范要求，選取最危險斷面進(jìn)行邊坡穩(wěn)定計算，本工程最危險開挖斷面為壩頂處開挖斷面，現(xiàn)以此斷面為例進(jìn)行邊坡穩(wěn)定計算，開挖斷面見下圖：根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（sL274-2001），本工程施工期（非常運用條件1時）抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)值為1.15，采用

《理正擋土墻計算程序》進(jìn)行計算。

計算條件：

圓弧穩(wěn)定分析方法：簡化Bishop法

土條重切向分力與滑動方向反向時：當(dāng)下滑力對待

穩(wěn)定計算目標(biāo)：自動搜索最危險滑裂面

條分法的土條寬度：0.500（m）

搜索時的圓心步長：1.000（m）

搜索時的半徑步長：0.500（m）

計算參數(shù)：根據(jù)本工程地質(zhì)報告，區(qū)域①為素填土，7-18.2kN/m³，C=27.65，φ19.38；區(qū)域②為粉質(zhì)粘土，y=18.3kN/m³，C=21.60，φ=13.15；荷載等級為汽車-10級，分布寬度為2.3m，路肩寬度為0.5m。

計算成果圖：

計算成果：

最不利滑動面：

滑動圓心=（5.880，13.920）（m）

滑動半徑=10.316（m）

滑動安全系數(shù)=1.301

綜上，最不利滑動面安全系數(shù)1.301>1.15，滿足規(guī)范要求。

4.結(jié)語

通過對新陂水庫輸水涵管改建，消除了原涵管存在的安全隱患，為水庫的安全運行和下游居民生產(chǎn)生活安全提供了保障。