大庵子砌石拱坝除险加固设计

2016-11-11郝晓辉刘莉莉徐运海

山东水利 2016年6期

关键词：塘坝砌石拱坝

郝晓辉，刘莉莉，徐运海

（山东省水利科学研究院，山东　济南　250014）

大庵子砌石拱坝除险加固设计

郝晓辉，刘莉莉，徐运海

（山东省水利科学研究院，山东济南250014）

大庵子塘坝为单曲砌石拱坝，经过40多年的运行，大坝坝体拉应力超出规范要求，坝体渗漏严重，下游消力池损毁，重力墩安全系数不满足规范要求。针对水库存在的问题，经过计算分析对比，结合水库自身情况，采取了相应的除险加固整治措施。

砌石拱坝；拉应力；渗漏；加固措施

大庵子塘坝位于青岛市崂山区沙子口街道办事处东北约5.5 km的大河东村，流域面积2 km2。塘坝总库容7.91万m3，兴利水位116.0 m，兴利库容6.7万m3。大庵子塘坝于1968年冬季动工兴建，1970年建成蓄水，是一座以灌溉为主的水塘。塘坝包括单曲拱坝、重力墩、重力坝、放水洞、冲沙洞、消力池等建筑物。经过40多年的运行，工程处于带病运行状态，不能正常发挥效益。2014年，拱坝被鉴定为“三类坝”。

1　存在的主要问题

1.1大坝

2）混凝土心墙不密实，坝体砌筑质量较差；浆砌石拱坝下游坝面存在大面积的渗漏，局部渗漏严重，坝面存在渗水、滴水现象；左右两侧非溢流坝段坝体及建基面存在渗水明流，且坝肩岩体存在绕渗现象；溢流坝段坝体及建基面存在渗水现象。

3）坝体的最大压应力符合规范要求，坝基最大拉应力超出规范要求。

4）重力墩在设计洪水位工况下，重力墩的抗滑稳定系数不满足《砌石坝设计规范》要求。

1.2消能工

经多年水流冲刷破坏，下游护坦和岸墙表层砂浆大部分已脱落损坏，局部砌石已被冲走，严重影响整个护坦的结构完整性。浆砌石二道坝已被冲垮，现状两侧仅剩较短一段。且坝基础80%部分被淘空，已不具备消能作用。

2　大坝除险加固设计

经过对坝体渗漏原因的分析，采用拱冠梁法复核了大坝应力，坝体应力在基本组合和特殊组合下坝基最大拉应力均超出了《砌石坝设计规范》的要求，迎水面中下部勾缝砂浆全部脱落，局部砌石脱落，严重影响坝体稳定，因此，为解决大坝渗漏问题，改善坝体应力，增加坝体梁的作用，削弱拱的作用，考虑对坝体进行加厚处理；另对原坝肩重力墩稳定不足的问题，拟进行加宽加重处理。

2.1加固方案比较

根据大庵子塘坝大坝具体布置特点，加固指导思想为截断渗漏通道，本次选取：坝体迎水面增设钢筋混凝土面板防渗；坝体迎水面喷射钢纤维混凝土两种方案进行比较分析，各方案布置如表1。

作品以行刺秦王为题材，意在展现一群仁人志士当燕国国势迫急之际而展现出来的为信义而轻生死的精神力量，这种精神力量在与强秦以欺诈和暴虐吞并列国的行为对比中，在“势”与“道”之争中，建起了另一座价值丰碑。

2.2加固后应力计算

考虑分析结果的准确性，在各种工况下的应力变形情况采用拱冠梁法分析计算。本大坝沿坝高选取7层拱圈进行计算分析，如表2。

1）计算工况及荷载。大坝应力分析共考虑了以下4种工况。

表1　两种加固方案比较表

表2　大坝加固前后体形几何参数表

工况一：正常蓄水位+温降工况，其荷载为坝体自重+正常蓄水位时水压力+淤沙压力+温降；工况二：设计洪水位+温升工况，其荷载为坝体自重+设计洪水位时上游水压力+淤沙压力+温升；工况三：校核洪水位+温升工况，其荷载为坝体自重+校核洪水位时上游水压力+淤沙压力+温升。工况四：死水位+温降工况其荷载为坝体自重+死水位时上游水压力+死水位时下游水压力+淤沙压力+温降。

温度场计算：封拱温度为18℃，砌石体的线膨胀系数参照规范取ɑ=7×10-6/℃，弹性模量取5 MPa。坝体表面升温和降温值按《砌石坝设计规范》SL 25-2006附录C中相应公式计算。

2）计算成果。如表3所示，在4种工况下，分析所得拱坝上下游面的最大主拉、压应力都满足规范要求。

表3　大坝应力计算成果MPa

2.3加固方案设计

1）坝体加固设计。本次坝体防渗加固设计为上游坝面新建C25钢筋混凝土防渗面板，面板厚度为0.8 m；防渗面板配置Φ14网格筋，间距为300 mm×300 mm，双层布置；防渗面板与坝体的连接采用Φ18联系筋，间距1.2 m×1.2 m，梅花形布置，钢筋深入砌体深度1.0 m，深入面板0.2～0.3 m；防渗面板嵌入坝基岩体0.5 m，两岸岩基不少于1.0 m。防渗面板采用二级配混凝土，强度等级为C25，抗渗等级为W4，抗冻等级F150。

2）拱坝坝后局部加固。拆除坝后消力池砌石护坦，沿拱坝基础95.85 m高程向外侧加宽2 m，顶部至99.85 m高程，三角型布置，底宽2 m，高4 m，M15浆砌石结构，加固范围整个下游坝脚。

3）坝体充填灌浆设计。在面板施工前预埋Φ50钢管花管，每根长5.5 m，孔距2 m，每1层面板施工完后实施一次灌浆，灌浆压力根据现场试验确定。

4）重力墩加固设计。拆除原重力墩外侧三角形砌体，在原三角形砌体基础上外延重力墩，新建重力墩尺寸：长宽高为8 m×6 m×6.6 m，顶高程118.39 m，底高程110.39 m，M15浆砌块石结构。2.4消能防冲设计

结合坝体底部加固，拆除重建大坝下游的防冲砌石消力池，消力池顶高程96.50 m，下层采用M10浆砌石基础，上层设40 cm厚C35钢筋混凝土，钢筋为Φ12@150 mm×150 mm，并且在距离坝脚下游14 m处重建M10浆砌石二道坝，顶宽0.7 m，底宽2.0 m，高1.3 m。