漩水水庫(kù)連通工程設(shè)計(jì)與施工

（張家界市永定區(qū)水利建設(shè)項(xiàng)目管理中心張家界427000）

漩水水庫(kù)連通工程設(shè)計(jì)與施工

龔 娟 胡學(xué)周

（張家界市永定區(qū)水利建設(shè)項(xiàng)目管理中心張家界427000）

漩水水庫(kù)原輸水設(shè)施（明渠段）多次被兩側(cè)崩岸土體掩埋，庫(kù)水將土體長(zhǎng)年浸泡呈淤泥狀，針對(duì)其特殊性，文章就如何展開(kāi)水庫(kù)連通提出相應(yīng)的連通設(shè)計(jì)和箱涵施工處理方案。

水庫(kù)連通箱涵方案

漩水水庫(kù)位于張家界市永定區(qū)三家館鄉(xiāng)漩水村境內(nèi)，是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)魚、供水等綜合效益的小（Ⅰ）型水庫(kù)工程。水庫(kù)控制集雨面積2.52 km2，總庫(kù)容224.79萬(wàn)m3，正常庫(kù)容180.10萬(wàn)m3。水庫(kù)主、副壩壩型為粘土心墻土壩。主壩最大壩高11.5 m，壩頂軸長(zhǎng)78 m，壩頂寬12 m，壩底寬81.22 m，壩頂高程562.0 m。副壩壩高8.26 m，壩頂軸長(zhǎng)85 m，壩頂寬4 m，壩底寬47.87 m。溢洪道位于主大壩的左端，斷面尺寸B×H=4.0×2.50 m，堰頂高程559.50 m。水庫(kù)輸水設(shè)施分為主壩放水涵管和庫(kù)尾明渠與隧洞結(jié)合放水。

1 工程現(xiàn)狀

漩水水庫(kù)位于永定區(qū)嚴(yán)重干旱鄉(xiāng)鎮(zhèn)之一的三家館鄉(xiāng)，其主要功能為農(nóng)田灌溉用水和集鎮(zhèn)飲水工程供水。水庫(kù)主要放水設(shè)施是通過(guò)385.5 m明渠連通456 m隧洞（為漿砌石無(wú)壓隧洞，斷面尺寸B×H= 1.2×1.8 m，型式為圓拱直墻型）進(jìn)行放水灌溉和供水，其中稻田灌溉面積306.67 hm2（4 600畝），供水人數(shù)達(dá)9 037人（三家館鄉(xiāng)水廠5 700人，尹家溪鎮(zhèn)馬兒山水廠3 337人）。目前主壩放水底涵運(yùn)行正常，但由于庫(kù)尾明渠兩邊岸坡極不穩(wěn)定，多次崩坎，致使放水明渠至放水隧洞進(jìn)口沿線全部被掩埋，掩埋深度超過(guò)8 m，平均深度約在5 m左右，平均寬度11 m，放水隧洞無(wú)法正常發(fā)揮灌溉和供水效益，抗旱期間只能通過(guò)抽水到隧洞進(jìn)口維持集鎮(zhèn)供水，農(nóng)田灌溉無(wú)法開(kāi)展，嚴(yán)重影響到當(dāng)?shù)鼐用裆詈凸喔日Ｓ盟?。為解決這一問(wèn)題，采用連通方案為新建385.5 m鋼筋混凝土箱涵和放水隧洞連接，箱涵基礎(chǔ)采用松樹(shù)樁基。

2 連通工程設(shè)計(jì)

（1）進(jìn)水口設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有放水閘位于庫(kù)尾放水明槽與放水隧洞結(jié)合部，原放水隧洞允許最大流量為1.20 m3/s，本次設(shè)計(jì)將放水閘門置于放水箱涵的進(jìn)口，采用雙向轉(zhuǎn)動(dòng)閘門Φ400 mm，閘門底板高程555.80 m。一次性開(kāi)啟，按孔口出流公式計(jì)算：

經(jīng)計(jì)算，放水流量Q=0.5 m3/s〈允許最大流量1.20 m3/s，同時(shí)滿足灌溉供水的需水要求。

啟閉機(jī)臺(tái)采用C20混凝土現(xiàn)澆，并布構(gòu)造鋼筋。在山體右岸臺(tái)地設(shè)啟閉室，啟閉室地面高程562.0 m，啟閉室采用磚混平頂結(jié)構(gòu)，啟閉室建房點(diǎn)尺寸為3.76 m×2.76 m，凈高2.9 m，閘門啟閉采用型號(hào)為SJ－3的1臺(tái)3 t手搖式啟閉機(jī)，啟閉室門窗采用普通木門窗。具體詳見(jiàn)設(shè)計(jì)圖紙。

（2）放水箱涵設(shè)計(jì)。新建385.5 m C25鋼筋混凝土箱涵與放水隧洞緊密連接，基礎(chǔ)采用松樹(shù)樁基（由于該段明渠長(zhǎng)年集水，土質(zhì)呈液態(tài)淤泥狀），梅花型布置，間距為1.0 m×1.0 m，樁基平均深度1.5 m，最深2 m，松樹(shù)樁直徑為（150～200）mm，梅花型布置。樁基面上采用鋪M7.5漿砌塊石結(jié)構(gòu)，厚500 mm，面上砂漿找平，兩側(cè)設(shè)臨時(shí)排水溝，崩坎堆積體開(kāi)挖坡面為1∶1.5～1∶3，開(kāi)挖土體全部外運(yùn)。

放水箱涵斷面尺寸初擬為1.0 m×1.0 m，按明渠均勻流公式進(jìn)行計(jì)算：

式中

Q——流量（m3/s）；

B——箱涵凈寬，1 m（初步擬定）；

底坡i=1/1 000，糙率n=0.017。

按上式推算得：Q=1.59 m3/s〉1.2 m3/s，則初擬箱涵斷面尺寸滿足要求，但為了便于施工，本次設(shè)計(jì)箱涵凈斷面尺寸為1.6 m×1.8 m（寬×高）。

放水箱涵為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土厚250 mm，配構(gòu)造筋，斷面尺寸凈寬1.6 m×1.8 m，箱涵坡降為1/1 000。為防止混凝土干縮和溫度應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，沿洞軸線應(yīng)設(shè)置橫向伸縮縫（變形縫），間距15 m，采用Ω型紫銅片止水，止水銅片厚1.2 mm，U型高75mm，寬30mm，伸入混凝土厚度260mm。止水帶中心線應(yīng)和變形縫中心線重合，止水帶不得穿孔或用鐵釘固定；寬度和材質(zhì)的物理性能應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

每隔100 m設(shè)一檢查孔，檢修孔寬1.0 m×1.0 m，采用M10漿砌磚襯砌，設(shè)預(yù)制混凝土蓋，檢修孔內(nèi)設(shè)爬行鋼梯。

松樹(shù)樁承載能力計(jì)算：

式中fk——墊層底面處軟弱土層的承載力標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）；

ηb、ηd——分別為基礎(chǔ)寬度和埋深的承載力修正系數(shù)；

b——基礎(chǔ)寬度（m）；

d——基礎(chǔ)埋置深度（m）；

γ——基底下底重度（kN/m3）；

γo——基底上底平均重度（kN/m3）。根據(jù)以上公式驗(yàn)算，其松樹(shù)樁基完全能滿足鋼筋混凝土箱涵的基礎(chǔ)要求。

（3）放水箱涵和隧洞結(jié)合部處理。原放水隧洞進(jìn)口段為干砌塊石襯砌，本次設(shè)計(jì)為便于與箱涵緊密接合，對(duì)原干砌塊石進(jìn)行拆除，采用1.2 m×1.8 m城門洞型C25鋼筋混凝土襯砌，結(jié)合部為C25鋼筋混凝土漸變段。

3 新建箱涵施工

（1）土方開(kāi)挖。由于原明渠被兩岸崩坎多次掩埋，掩埋最大深度在10 m左右，開(kāi)挖邊坡在1∶1.5～1∶3.0之間。樁號(hào)0+000～0+114 m段、0+114～0+285 m段表面堆土體松軟，可采用挖機(jī)外運(yùn)至棄碴場(chǎng)進(jìn)行堆棄，0+285～0+385 m段常年積水，無(wú)法采用挖機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖，本次施工采用水力沖挖機(jī)組進(jìn)行淤泥清運(yùn)。水力沖挖機(jī)組是將表面粗礫碴土清運(yùn)完成后即可對(duì)淤泥區(qū)進(jìn)行分塊分段用水力進(jìn)行沖挖。水力沖挖的施工原理是模擬自然界水流沖刷原理，借水力作用來(lái)進(jìn)行挖土、輸土、填土，即水流經(jīng)高壓泵產(chǎn)生壓力，通過(guò)水槍噴出一股密實(shí)的高速水柱，切割、粉碎土體，使之濕化、崩解，形成泥漿和泥塊的混合，再由立式泥漿泵及其輸泥管吸送。本工程的水力沖挖采用江蘇泰興產(chǎn)水力挖塘機(jī)組進(jìn)行，該機(jī)組主要由三部分組成：立式泥漿輸泥系統(tǒng)，包括立式泥漿泵、浮體、場(chǎng)內(nèi)輸泥硬管和橡膠管；清水沖泥系統(tǒng)，包括清水泵、輸水管、沖水槍；配電箱系統(tǒng)，包括配電箱、防水電纜等。泥漿泵將泥漿收集、泵送至集漿池進(jìn)行初步沉淀以提高泥漿濃度，以利于提高高壓漿泵的加壓和輸送效率。高壓泥漿泵的選型應(yīng)結(jié)合日需工作量及泥漿泵的輸送量進(jìn)行考慮，既能滿足工期要求，又能及時(shí)將泥漿抽出防止泥漿漫溢出集漿池。水力沖挖機(jī)組所需380 V電源可從庫(kù)區(qū)三廂四線電源線組搭接，采用防水電纜，水平距離200 m。

（2）基礎(chǔ)及混凝土施工。基礎(chǔ)應(yīng)采用松樹(shù)樁基，梅花型布置，采用M7.5漿砌塊石襯砌厚500 mm面上砂漿找平。如遇局部基礎(chǔ)無(wú)法清淤?gòu)氐祝刹捎孟葮痘笤賿佁顗K石碾壓，M7.5漿砌塊石襯砌厚500 mm面上砂漿找平?；炷恋呐浜媳韧ㄟ^(guò)試驗(yàn)確定，綜合分析骨料級(jí)配、砂率、混凝土和易性、最小用水量、外加劑的摻量的關(guān)系經(jīng)批準(zhǔn)后使用。混凝土采用0.4 m3移動(dòng)式拌和機(jī)拌制。施工前，結(jié)合本工程實(shí)際，檢驗(yàn)拌和設(shè)備的性能，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)更換設(shè)備，施工中經(jīng)常檢驗(yàn)混凝土的均勻性、適宜的拌和時(shí)間、衡器的準(zhǔn)確性、機(jī)器及葉片的磨損程度等。嚴(yán)格按批準(zhǔn)的配料單操作，稱量偏差不能超過(guò)規(guī)定值?；炷涟韬蜁r(shí)，每班進(jìn)行3～4次原材料配合比檢查。

混凝土拌制擬在混凝土拌和站集中拌制，混凝土在拌制成成品料后，用手推車運(yùn)輸?shù)绞┕さ攸c(diǎn)入倉(cāng)，人工平倉(cāng)，混凝土振搗采用高頻振搗器，振搗按序進(jìn)行，快插慢拔，不漏振或過(guò)振，以混凝土表面不顯著下沉，不出現(xiàn)氣泡，并開(kāi)始泛漿為結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

混凝土初凝后采用高壓水槍沖毛，并及時(shí)搞好養(yǎng)護(hù)。混凝土澆筑前搞好表層清洗工作，清除表層積水，施工縫面按要求鋪設(shè)（2～3）cm水泥砂漿。

（3）模板與支撐。所有模板的原材料供應(yīng)、儲(chǔ)存、設(shè)計(jì)、制作、安裝支撐及拆除按照《SL 677－2014水工混凝土施工規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行。在施工中根據(jù)進(jìn)度，配備足夠周轉(zhuǎn)的模板及支撐。模板安裝前，對(duì)其進(jìn)行清洗，清除表面干砂漿或雜物，并涂刷石蠟。模板固定必須穩(wěn)靠，滿足強(qiáng)度，抗傾覆要求；模板之間接縫平整嚴(yán)密。模板在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后予以拆除。

（4）鋼筋制安。鋼筋由技術(shù)人員根據(jù)圖紙開(kāi)出鋼筋加工單，注明加固型號(hào)、下斜長(zhǎng)度、加工型式、數(shù)量、使用部位和時(shí)間，在鋼筋加工廠進(jìn)行切割、彎曲、成型，然后入工抬運(yùn)至施工部位，按照設(shè)計(jì)圖紙和施工規(guī)范進(jìn)行連接、綁扎、焊接。施工用的鋼筋必須有質(zhì)量保證書或試驗(yàn)報(bào)告單，進(jìn)場(chǎng)時(shí)按批量進(jìn)行抽樣試驗(yàn)，合格的按級(jí)別、規(guī)格等分別堆放，并用標(biāo)識(shí)予以區(qū)別，嚴(yán)格遵守先檢后用的原則。

4 結(jié)語(yǔ)

該水庫(kù)明渠段由于兩側(cè)山體存在岸坡不穩(wěn)，多次崩岸，且?guī)焖畬⑼馏w長(zhǎng)年浸泡呈淤泥狀，為防止連通后該水岸坡崩坎對(duì)其再次淤塞，采用C25混凝土箱涵與放水隧洞進(jìn)行連通，能有效防止側(cè)槽兩岸山體再次崩岸對(duì)其淤堵，而松樹(shù)樁基與周圍的土體形成復(fù)合基礎(chǔ)，提高了原基礎(chǔ)的承載力，增加穩(wěn)定性，減少基礎(chǔ)變形和基礎(chǔ)開(kāi)挖深度。其方案技術(shù)上是可行的，從而保證了三家館鄉(xiāng)骨干水庫(kù)的灌溉和集鎮(zhèn)供水效益。

2016－10－16）

龔娟（1976－），女，工程師，主要從事水利工程設(shè)計(jì)工作，手機(jī)：13974419403，E－mail:gongjuan0625@126.com。