漩水水库连通工程设计与施工

（张家界市永定区水利建设项目管理中心张家界427000）

漩水水库连通工程设计与施工

龚 娟 胡学周

（张家界市永定区水利建设项目管理中心张家界427000）

漩水水库原输水设施（明渠段）多次被两侧崩岸土体掩埋，库水将土体长年浸泡呈淤泥状，针对其特殊性，文章就如何展开水库连通提出相应的连通设计和箱涵施工处理方案。

水库连通箱涵方案

漩水水库位于张家界市永定区三家馆乡漩水村境内，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养鱼、供水等综合效益的小（Ⅰ）型水库工程。水库控制集雨面积2.52 km2，总库容224.79万m3，正常库容180.10万m3。水库主、副坝坝型为粘土心墙土坝。主坝最大坝高11.5 m，坝顶轴长78 m，坝顶宽12 m，坝底宽81.22 m，坝顶高程562.0 m。副坝坝高8.26 m，坝顶轴长85 m，坝顶宽4 m，坝底宽47.87 m。溢洪道位于主大坝的左端，断面尺寸B×H=4.0×2.50 m，堰顶高程559.50 m。水库输水设施分为主坝放水涵管和库尾明渠与隧洞结合放水。

1 工程现状

漩水水库位于永定区严重干旱乡镇之一的三家馆乡，其主要功能为农田灌溉用水和集镇饮水工程供水。水库主要放水设施是通过385.5 m明渠连通456 m隧洞（为浆砌石无压隧洞，断面尺寸B×H= 1.2×1.8 m，型式为圆拱直墙型）进行放水灌溉和供水，其中稻田灌溉面积306.67 hm2（4 600亩），供水人数达9 037人（三家馆乡水厂5 700人，尹家溪镇马儿山水厂3 337人）。目前主坝放水底涵运行正常，但由于库尾明渠两边岸坡极不稳定，多次崩坎，致使放水明渠至放水隧洞进口沿线全部被掩埋，掩埋深度超过8 m，平均深度约在5 m左右，平均宽度11 m，放水隧洞无法正常发挥灌溉和供水效益，抗旱期间只能通过抽水到隧洞进口维持集镇供水，农田灌溉无法开展，严重影响到当地居民生活和灌溉正常用水。为解决这一问题，采用连通方案为新建385.5 m钢筋混凝土箱涵和放水隧洞连接，箱涵基础采用松树桩基。

2 连通工程设计

（1）进水口设计。现有放水闸位于库尾放水明槽与放水隧洞结合部，原放水隧洞允许最大流量为1.20 m3/s，本次设计将放水闸门置于放水箱涵的进口，采用双向转动闸门Φ400 mm，闸门底板高程555.80 m。一次性开启，按孔口出流公式计算：

经计算，放水流量Q=0.5 m3/s〈允许最大流量1.20 m3/s，同时满足灌溉供水的需水要求。

启闭机台采用C20混凝土现浇，并布构造钢筋。在山体右岸台地设启闭室，启闭室地面高程562.0 m，启闭室采用砖混平顶结构，启闭室建房点尺寸为3.76 m×2.76 m，净高2.9 m，闸门启闭采用型号为SJ－3的1台3 t手摇式启闭机，启闭室门窗采用普通木门窗。具体详见设计图纸。

（2）放水箱涵设计。新建385.5 m C25钢筋混凝土箱涵与放水隧洞紧密连接，基础采用松树桩基（由于该段明渠长年集水，土质呈液态淤泥状），梅花型布置，间距为1.0 m×1.0 m，桩基平均深度1.5 m，最深2 m，松树桩直径为（150～200）mm，梅花型布置。桩基面上采用铺M7.5浆砌块石结构，厚500 mm，面上砂浆找平，两侧设临时排水沟，崩坎堆积体开挖坡面为1∶1.5～1∶3，开挖土体全部外运。

放水箱涵断面尺寸初拟为1.0 m×1.0 m，按明渠均匀流公式进行计算：

式中

Q——流量（m3/s）；

B——箱涵净宽，1 m（初步拟定）；

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，则初拟箱涵断面尺寸满足要求，但为了便于施工，本次设计箱涵净断面尺寸为1.6 m×1.8 m（宽×高）。

放水箱涵为C25钢筋混凝土结构，混凝土厚250 mm，配构造筋，断面尺寸净宽1.6 m×1.8 m，箱涵坡降为1/1 000。为防止混凝土干缩和温度应力而产生裂缝，沿洞轴线应设置横向伸缩缝（变形缝），间距15 m，采用Ω型紫铜片止水，止水铜片厚1.2 mm，U型高75mm，宽30mm，伸入混凝土厚度260mm。止水带中心线应和变形缝中心线重合，止水带不得穿孔或用铁钉固定；宽度和材质的物理性能应符合设计要求。

每隔100 m设一检查孔，检修孔宽1.0 m×1.0 m，采用M10浆砌砖衬砌，设预制混凝土盖，检修孔内设爬行钢梯。

松树桩承载能力计算：

式中fk——垫层底面处软弱土层的承载力标准值（kN/m2）；

ηb、ηd——分别为基础宽度和埋深的承载力修正系数；

b——基础宽度（m）；

d——基础埋置深度（m）；

γ——基底下底重度（kN/m3）；

γo——基底上底平均重度（kN/m3）。根据以上公式验算，其松树桩基完全能满足钢筋混凝土箱涵的基础要求。

（3）放水箱涵和隧洞结合部处理。原放水隧洞进口段为干砌块石衬砌，本次设计为便于与箱涵紧密接合，对原干砌块石进行拆除，采用1.2 m×1.8 m城门洞型C25钢筋混凝土衬砌，结合部为C25钢筋混凝土渐变段。

3 新建箱涵施工

（1）土方开挖。由于原明渠被两岸崩坎多次掩埋，掩埋最大深度在10 m左右，开挖边坡在1∶1.5～1∶3.0之间。桩号0+000～0+114 m段、0+114～0+285 m段表面堆土体松软，可采用挖机外运至弃碴场进行堆弃，0+285～0+385 m段常年积水，无法采用挖机进行开挖，本次施工采用水力冲挖机组进行淤泥清运。水力冲挖机组是将表面粗砾碴土清运完成后即可对淤泥区进行分块分段用水力进行冲挖。水力冲挖的施工原理是模拟自然界水流冲刷原理，借水力作用来进行挖土、输土、填土，即水流经高压泵产生压力，通过水枪喷出一股密实的高速水柱，切割、粉碎土体，使之湿化、崩解，形成泥浆和泥块的混合，再由立式泥浆泵及其输泥管吸送。本工程的水力冲挖采用江苏泰兴产水力挖塘机组进行，该机组主要由三部分组成：立式泥浆输泥系统，包括立式泥浆泵、浮体、场内输泥硬管和橡胶管；清水冲泥系统，包括清水泵、输水管、冲水枪；配电箱系统，包括配电箱、防水电缆等。泥浆泵将泥浆收集、泵送至集浆池进行初步沉淀以提高泥浆浓度，以利于提高高压浆泵的加压和输送效率。高压泥浆泵的选型应结合日需工作量及泥浆泵的输送量进行考虑，既能满足工期要求，又能及时将泥浆抽出防止泥浆漫溢出集浆池。水力冲挖机组所需380 V电源可从库区三厢四线电源线组搭接，采用防水电缆，水平距离200 m。

（2）基础及混凝土施工。基础应采用松树桩基，梅花型布置，采用M7.5浆砌块石衬砌厚500 mm面上砂浆找平。如遇局部基础无法清淤彻底，可采用先桩基后再抛填块石碾压，M7.5浆砌块石衬砌厚500 mm面上砂浆找平。混凝土的配合比通过试验确定，综合分析骨料级配、砂率、混凝土和易性、最小用水量、外加剂的掺量的关系经批准后使用。混凝土采用0.4 m3移动式拌和机拌制。施工前，结合本工程实际，检验拌和设备的性能，发现问题及时更换设备，施工中经常检验混凝土的均匀性、适宜的拌和时间、衡器的准确性、机器及叶片的磨损程度等。严格按批准的配料单操作，称量偏差不能超过规定值。混凝土拌和时，每班进行3～4次原材料配合比检查。

混凝土拌制拟在混凝土拌和站集中拌制，混凝土在拌制成成品料后，用手推车运输到施工地点入仓，人工平仓，混凝土振捣采用高频振捣器，振捣按序进行，快插慢拔，不漏振或过振，以混凝土表面不显著下沉，不出现气泡，并开始泛浆为结束标准。

混凝土初凝后采用高压水枪冲毛，并及时搞好养护。混凝土浇筑前搞好表层清洗工作，清除表层积水，施工缝面按要求铺设（2～3）cm水泥砂浆。

（3）模板与支撑。所有模板的原材料供应、储存、设计、制作、安装支撑及拆除按照《SL 677－2014水工混凝土施工规范》的规定进行。在施工中根据进度，配备足够周转的模板及支撑。模板安装前，对其进行清洗，清除表面干砂浆或杂物，并涂刷石蜡。模板固定必须稳靠，满足强度，抗倾覆要求；模板之间接缝平整严密。模板在混凝土强度达到2.5MPa后予以拆除。

（4）钢筋制安。钢筋由技术人员根据图纸开出钢筋加工单，注明加固型号、下斜长度、加工型式、数量、使用部位和时间，在钢筋加工厂进行切割、弯曲、成型，然后入工抬运至施工部位，按照设计图纸和施工规范进行连接、绑扎、焊接。施工用的钢筋必须有质量保证书或试验报告单，进场时按批量进行抽样试验，合格的按级别、规格等分别堆放，并用标识予以区别，严格遵守先检后用的原则。

4 结语

该水库明渠段由于两侧山体存在岸坡不稳，多次崩岸，且库水将土体长年浸泡呈淤泥状，为防止连通后该水岸坡崩坎对其再次淤塞，采用C25混凝土箱涵与放水隧洞进行连通，能有效防止侧槽两岸山体再次崩岸对其淤堵，而松树桩基与周围的土体形成复合基础，提高了原基础的承载力，增加稳定性，减少基础变形和基础开挖深度。其方案技术上是可行的，从而保证了三家馆乡骨干水库的灌溉和集镇供水效益。

2016－10－16）

龚娟（1976－），女，工程师，主要从事水利工程设计工作，手机：13974419403，E－mail:gongjuan0625@126.com。