浅谈新陂水库除险加固工程输水涵管改建设计

张磊

摘要：通过对新陂水库输水涵管现场调查，发现现状输水涵管存在严重安全隐患，为保证水库安全运行，亟需对现有输水涵管进行改建。

关键词：新陂水库；输水涵管；改建；设计

中图分类号：TV697.3文献标识码：A文章编号：1674-3024（2016）09-89-02

1.工程概况

新陂水库位于广州市白云区钟落潭镇新陂村，水库集雨面积2.28km²，按50年一遇洪水标准设计，500年一遇洪水标准校核。水库死水位40.00m（珠基高程，下同），死库容2.85万m³，正常蓄水位47.61m，相应库容131.94万m²，设计洪水位48.56m，相应库容171.89万m³，校核洪水位48.90m，相应库容187.13万m³。是一座以灌溉为主，结合防洪、养殖、生态等综合利用的小（1）型水库。

新陂水库输水涵管位于大坝左侧，建于1956年，为矩形拱涵，孔口尺寸为0.6 m（高）×0.4m（宽），进水口高程40m，总长为57m，最大输水流量0.5m³×/s。由资料查得，输水涵管两侧墙为底宽0.8m的浆砌块石，涵顶为宽1.1m，厚0.3m钢筋混凝土盖板。

2.存在问题

现输水涵管进水口闸门采用拉杆控制，启闭拉杆锈蚀严重，启闭困难，出水口段挡墙状况较差，涵顶盖板混凝土保护层脱落，下游无消能防冲设施。

据现场检查，在库水位并不高、闸门关闭情况下涵洞内仍有15cm积水，通过现场检测发现涵管内有漏水部位，闸门存在止水老化问题。由于当时设计及施工标准较低，运行多年而未曾加固过，隐患很大，若突遇大洪水可能引发安全事故，水库下游为人口密集区，因此，需对输水涵管进行改建，以消除安全隐患。

3.输水涵管设计

新建竖井式放水塔，进口段由闸室控制段、上部竖井启闭机室、工作桥等部分组成。采用平板混凝土闸门和手电两用启闭机，施工时需对放水塔基础彻底清基，由于基础位于粉质粘土层，采用200mm厚C15素混凝土作为垫层，再浇筑C25砼塔基。

根据上表计算成果，确定本工程消力池长为13m，池深为0.9m。

3.3闸室基础处理

根据设计图纸，计算闸室基础以上建筑物的自重、设备荷载及活载所产生的基础最大承载力为80.87kPa，闸室基础设计高程为38.90m，根据地质报告，闸室基础处为粉质粘土层，该层承载力特征值为160kpa，故无需基础处理可满足设计要求。

3.4施工方案选择

本次涵管加改建可选用大开挖和顶管两种施工方案，具体优缺点见下表：

考虑到本工程旧涵管破损严重，即使封堵后仍存安全隐患，经综合比较，本工程采用大开挖方案进行施工。

3.5开挖边坡稳定计算

根据规范要求，选取最危险断面进行边坡稳定计算，本工程最危险开挖断面为坝顶处开挖断面，现以此断面为例进行边坡稳定计算，开挖断面见下图：根据《碾压式土石坝设计规范》（sL274-2001），本工程施工期（非常运用条件1时）抗滑稳定最小安全系数值为1.15，采用

《理正挡土墙计算程序》进行计算。

计算条件：

圆弧稳定分析方法：简化Bishop法

土条重切向分力与滑动方向反向时：当下滑力对待

稳定计算目标：自动搜索最危险滑裂面

条分法的土条宽度：0.500（m）

搜索时的圆心步长：1.000（m）

搜索时的半径步长：0.500（m）

计算参数：根据本工程地质报告，区域①为素填土，7-18.2kN/m³，C=27.65，φ19.38；区域②为粉质粘土，y=18.3kN/m³，C=21.60，φ=13.15；荷载等级为汽车-10级，分布宽度为2.3m，路肩宽度为0.5m。

计算成果图：

计算成果：

最不利滑动面：

滑动圆心=（5.880，13.920）（m）

滑动半径=10.316（m）

滑动安全系数=1.301

综上，最不利滑动面安全系数1.301>1.15，满足规范要求。

4.结语

通过对新陂水库输水涵管改建，消除了原涵管存在的安全隐患，为水库的安全运行和下游居民生产生活安全提供了保障。