尖山子水库枢纽及主要建筑物设计综述

2017-06-06贾峰

黑龙江水利科技 2017年3期

关键词：主坝尖山水洞

贾峰

(辽宁省营口水文局，辽宁营口 115003)

尖山子水库枢纽及主要建筑物设计综述

贾峰

(辽宁省营口水文局，辽宁营口 115003)

尖山子水库是一座以防洪为主，兼顾灌溉和养鱼等综合利用的中型水库。在保证自身建筑物安全的前提下，对主要建筑物进行设计，使得水库起到滞洪的作用，减少下游洪水灾害。尖山子水库枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道、输水洞组成。主坝、副坝皆为均质土坝，主坝长730m，副坝长587.7m。设计坝顶高程78.45m，文章对主要建筑物进行了初步分析。

水库枢纽；主要建筑物；安全监测；尖山子水库

1 概述

尖山子水库位于法库县西部卧牛石乡尖山子村，坐落在辽河水系秀水河支流尖山子河上，是一座以防洪为主，兼顾农业灌溉及养鱼的中型水库。尖山子水库总库容为2290×104m3，工程等别为Ⅲ等，尖山子水库是一座以防洪为主，兼顾灌溉和养鱼等综合利用的中型水库。在保证自身建筑物安全的前提下，水库起到滞洪的作用，减少下游洪水灾害。水库担负着保护下游耕地1200hm2，9000人的防洪任务。

2 枢纽及主要建筑物设计

2.1 主要水工建筑物设计和标准

除险加固后尖山子水库正常蓄水位75.50m，相应库容为1280万m3，死水位73.50m，相应库容为239万m3。该水库工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型，水库永久性水工建筑物级别为：主坝、副坝、溢洪道、输水洞为3级；次要建筑物为4级；临时性建筑物为5级。

2.2 工程总体布置

尖山子水库枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道、输水洞组成。主坝、副坝皆为均质土坝，主坝长730m，副坝长587.7m。设计坝顶高程78.45m。

溢洪道是水库唯一的泄洪建筑物。位于副坝中间部位，桩号为F0+294.44为无闸门控制的开敞式溢洪道。本次设计溢洪道总宽为30.0m，堰顶高程75.50m，溢流堰面为宽顶堰，控制段长6.95m，陡槽段长50.0m，消力池长8.0m。

输水洞为坝下方形涵洞，桩号为0+050.00m，断面尺寸为1.20m×1.20m，进口高程72.29m，最大泄量5.04m3/s。

2.3 主要建筑物加固设计

2.3.1 挡水土坝

主坝坝顶高程由现状高程78.25m提高到设计高程78.45m，坝顶宽度由现状宽度3.5m加宽到设计宽度5.0m，主坝路面改为沥青路面。将上游护坡块石及垫层全部拆除，重新铺筑。新建下游坝坡采用草皮护坡，坝下设棱体排水[1]。

2.3.1.1 坝体土料填筑

施工期筑坝材料指标采用值见表1。

表1 筑坝材料指标设计值

1)新坝体与原坝体接触表面，应在临填筑前清洗干净，并涂刷一层厚3-5mm的浓黏土浆，以利坝体之间的结合。

2)土层碾压机具的行驶方向以及辅料方向应平行坝轴。与原坝体接触部位不便机械施工处，需进行人工碾压达到设计标准。

2.3.1.2 土工布铺设

土工布规格为400g/m2。

1)铺设前应进行复验，不得使用扯裂、蠕变、老化的土工织物。

2)铺设应自下而上，自下游侧依次向上游侧进行。相邻土工织物块连接可用搭接或缝接。搭接宽度：平地应≥30cm，坡面应≥50cm，水下铺设适当加宽。土工织物上铺砂时，宜用缝接[2]。

2.3.1.3 碎石垫层填筑

砂砾石垫层厚度为0.8m。

1)要求材料质地坚硬新鲜，含泥量<1%，渗透系数>2×10-2cm/s，层间系数<10，不均匀系数<8，相对密度Dr>0.70。

2)垫层与相邻层次之间的材料界线应分明。分段铺筑时，必须做好接缝处各层之间的连接，防止产生层间错动或折断现象。在斜面上的横向接缝应收成缓于1∶2的斜坡。

2.3.1.4 干砌石铺设

1)由于当地无大块石料，本工程上游护坡采用钢筋混凝土菱形框格内砌块石护坡。钢筋混凝土菱形框格顺坡对角线长为5.0m，另一对角线长为3.0m，框格厚0.4m，其中嵌入垫层0.1m。框格混凝土强度和抗冻等级不低于C25F200。

2)上游坝坡块石护层应随着坝体上升逐层填筑。

2.3.1.5 上游库底水平铺盖

为保证防渗效果，对库区内老河道、溢洪道进口和输水洞引水渠及其他发现有“天窗”的部位进行黏土回填压实，要求压实度达到0.96，铺盖厚0.5m。

2.3.1.6 坝顶沥青路面及上坝公路

坝顶公路结构为沥青混凝土结构，两侧路缘石尺寸为0.3m×0.6m。坝顶路面宽4.4m，先砂砾石垫层20cm，再铺筑20cm水泥砂砾石稳定层(水泥含量5%)，再铺筑6cm厚粗粒沥青混凝土，最后铺筑4cm厚细粒沥青混凝土。

2.3.2 基础处理

2.3.2.1 坝基

主坝坝基坐落在粉质黏土和全风化的混合花岗片麻岩上。全风化混合花岗片麻岩渗透系数为2.45×10-4-3.57×10-3cm/s，中等透水岩层，是库水渗漏的主要通道。粉质黏土厚度最大为9.27m，同时因坝基全风化岩上部约2m深岩石破碎严重，呈砂土状[3]。

副坝坝基坐落在全风化的混合花岗片麻岩上和全风化的粉砂岩。全风化混合花岗片麻岩、全风化的粉砂岩渗透系数为2.95×10-4-7.13×10-4cm/s，为中等透水岩层。

2.3.2.2 绕坝渗漏处理

将主坝右端与坝体连接部位及右端坝体(桩号0+600-0+780)开挖到强风化层，在开挖的基础上做厚1.0m的混凝土盖板，再对基岩进行帷幕灌浆等处理。帷幕深入强风化岩下1.0m，灌浆标准为10Lu(渗透系数为1.5×10-4cm/s)。帷幕灌浆为单排，孔距2.0m，孔轴线布置在主坝右端(桩号0+600-0+780)上游坝脚外5.0m处，灌浆压力由现场试验确定。

2.3.3 溢洪道工程

本次设计溢洪道堰顶高程75.50m，溢流堰面为宽顶堰，控制段长6.95m，泄流净宽29.0m，陡槽段长50.0m，总宽为30.0m，消力池长8.5m。底板厚度采用0.50m。溢洪道混凝土标号为C25、F150、W4。海漫采用干砌石防护，长18.0m，厚0.5m。

本次加固设计对原泄洪尾渠进行疏竣，堤脚线间距取为30.0m，因其归到原河道尖山子河的原河道的长度大约为800m，此次设计整修河道长度亦采用800m。根据地形及地质条件，确定泄洪尾渠底坡为1/2000，左右两岸防护堤内外边坡均采用1∶2.0。

2.3.4 公路、交通桥设计

交通桥位于溢洪道控制段，交通桥中线与溢洪道中心线正交。为了满足防汛抢险、对外交通等要求，2跨跨径总长为30m的交通桥，荷载标准：汽车-20级，挂车-100。交通桥上部结构采用预制预应力混凝土空心板结构，板厚0.8m。交通桥共分2跨，单跨跨度为15.4m，全桥长31.0m，桥面净宽6.0m，桥面高程为79.15m。桥墩采用现浇混凝土两柱式桥墩，桥墩高约3.18m(从基础底面算起)。基础埋深为地面下1.5m，满足抗冲刷要求。两侧桥台为混凝土重力式桥台[4]。

水库公路设计：本次改造整修公路主要包括主、副坝坝顶以及上坝公路、对外交通公路均按三级公路标准修建公路，计算行车速度按30km/h考虑。

2.3.5 输水洞

输水洞改造方案：拆除原有建筑物，对进、出口、进水塔、洞身、工作桥进行重建。首先对输水洞位置处的坝体进行开挖，将原结构拆除，然后重新修建输水洞进出口及输水洞洞身，洞体采用混凝土方涵形式。