大海子水库涵洞除险加固设计及施工技术

杜孝琴

（新疆博尔塔拉蒙古自治州水利水电勘测设计院，新疆 博乐 833400）

大海子水库涵洞除险加固设计及施工技术

杜孝琴

（新疆博尔塔拉蒙古自治州水利水电勘测设计院，新疆 博乐 833400）

以新疆大海子水库涵洞除险加固为实例，介绍了增设修闸门工程的设计及施工情况，为类似的项目提供了必要的技术参考。

大海子水库；涵洞；增设修闸门；设计；施工

1 工程概况

大海子水库位于新疆昌吉州呼图壁河下游西河末端，总库容4000万m3，是一座中型年调节性平原拦河水库，具有防洪、灌溉、养殖等综合作用。该工程始建于1958年10月，由于水库涵洞未建检修闸门，造成闸门检修困难，给水库管理带来不便，且对水库安全造成隐患。本次设计在涵洞进口处新建一座闸井、涵洞及坝体连接段，通过新增设施来调节过水流量并充当检修闸门。工程总投资284.92万元。

2 工程地质及地基处理

本次工程位于主坝段涵洞（0+000）附近，在涵洞位置打钻19.78m，闸基自上而下地层情况如

表1。

表1 闸基地层

本项目新建闸井及涵洞连接段地质为砂壤土，厚3.5～4.0m，含有较多植物根系，地质条件差，设计采用“换土垫层法”处理。

（1）挖除基础底标高以下2.0m厚砂壤土，并延涵洞两边外扩不小于2.0m。

（2）用水泥土换填碾压，水泥和土按2∶8配合，分层碾压，分层厚度不大于30cm。

（3）振动碾压，压实度不小于0.98，并对每层碾压后取点检测，要求承载力不小于160kPa。

（4）基础周边按要求回填碾压，并建议设计采取基础防冲刷措施［1］。

3 涵洞除险加固

3.1 涵洞

3.1.1 尺寸结构

本项目涵洞引水进口采用“八”字墙设计，涵洞总长12m，依次为有压段、闸井段、无压段，均为4.0m。新建涵洞型式与老涵洞相同，均为矩型箱涵，断面为：长×宽×高=4m×2.4m×2.4m。涵洞为无压输水，根据水库实际条件，设计涵洞流量18.0m3/s，最大流量25.0m3/s，洞身纵坡i=0.01，新老涵洞连接处设置齿墙，深0.5m。

涵洞连接段全断面为现浇整体式C25F200W6钢筋混凝土结构，四面浇筑厚度均设计0.6m。但在底板浇筑前先换填2.0m厚的水泥土 （水泥∶土=2∶8）［2］，换填宽度6.0m，然后铺设10cm厚C15素混凝土垫层，结构如图1。

图1 涵洞断面结构

3.1.2 新旧连接处

将新旧涵洞重合的八字墙拆除，在连接处设横向伸缩缝1道，缝宽2cm，两侧采用聚氨酯密封膏填缝，填充3cm，并在聚氨酯密封膏上部用304不锈钢薄板与M12镀锌膨胀螺栓固定，缝中部采用高压闭孔板填缝。

对新旧涵洞接触的墙面凿毛并清洗干净，缝中部采用风钻人工开凿一道上口宽10cm，下口宽5cm，深5cm凹槽，采用紫铜片止水、膨胀水泥与高压闭孔板填缝。由于库区地下水对普通水泥具有结晶类强腐蚀性，本工程所用水泥均采用高抗硫水泥。

3.1.3 涵洞水力

根据恒定非均匀渐变流水面曲线计算，对涵洞过水能力进行验算［3］，如式（1）。

式中 Q为涵洞过水能力（m3/s）；μ为短管有压段流量系数；e，B为闸孔开启高度和水流收缩断面处底宽（m）；H为有压短管出口的闸孔底板高程算起的上游库水深（m）；ε为有压短管出口的工作闸门垂直收缩系数。

各参数取值及计算结果如表2。通过验算，涵洞设计流量及最大流量均等于计算值，因此过水能力满足使用要求。

表2 涵洞无压段流量计算

3.2 闸井

3.2.1 闸井尺寸

根据坝顶和涵洞底高程，设计闸井顶部高程423.80m，底部高程414.74m，高度9.06m。闸井断面型式为“井”型，长4m，宽3.8m；闸槽深0.28m，宽度0.37m，闸槽距上游闸井内壁1.29m，距下游闸井内壁1.34m，前后闸井壁厚0.50m，两侧壁厚0.7m，为C25F200W6钢筋混凝土结构［4］。

闸井上部设置一闸井房，便于放水涵洞管理和保护启闭机，闸井房为混凝土框架结构，建筑面积15.2m2。

3.2.2 涵洞基础

由于新建闸井地基土为含砾中砂，且经过长期冲刷，工程地质条件良好，只需用水泥土进行简单换填处理。

根据设计尺寸，涵洞基础为条基，宽5.8m，长4.0m，底面积23.2m2。经计算，上部荷载111.43kPa（其中闸房重量84.61kN，闸井自重2439.25kN，闸门及启闭设备重量61.32kN）。换填深度设计2.0m，地基承载力可达160kPa，满足使用要求。

4 除险加固施工

涵洞及闸井施工程序：围堰施工→地基开挖→基础处理→垫层浇筑→钢筋绑扎→混凝土浇筑→土石方回填→沉降缝填缝→金属结构安装。

4.1 围堰施工

在场地外围修筑围堰，堰体采用开挖土填筑，最大高度4.5m，宽度2.5m，长170m。上下游边坡均为1∶1.5，其中上游迎水面铺设袋装土，袋土下面铺设1层0.3mmPE膜，埋设于1.0m深基坑内。围堰采用挖掘机就近挖料、摊铺，分层碾压，每层厚度不超过30cm，回填夯实土填筑要求压实度大于等于0.96［5］。

4.2 地基处理

基础采用机械开挖，基坑边坡1∶1.5。在施工时，基坑积水应及时抽排，以防滑坡。闸井及涵洞基础换填水泥土，土料宜用粉质黏土，不宜使用块状黏土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒d≤5mm；采用推土机摊铺，2.0t自行式振动碾分层碾压，每层铺土厚度15～25cm，填筑要求压实度≥0.98。对处理后的地基取样测试，测试合格后方可进行下一层施工［6］。

4.3 混凝土浇筑

本工程所用水泥均采用高抗硫水泥，使用程序以先到的水泥先用，袋装和散装水泥储运时间分别超过3和6个月使用前应抽检，若存在不合格则全部停止使用。

搅拌机采用0.3m3拌和，人工手推车运输，运距20m。混凝土浇筑利用振捣采用插入式振捣器，分层振捣和浇筑，浇筑层厚度20～30cm。

5 结语

（1）大海子水库涵洞经过整治后，增加了闸门维修井，涵洞结构得到了加强，提高了通过能力，为管理工作打下了良好基础。

（2）充分利用原有建筑设施，提高了承载力，为后期泵房增加抽水设备创造了条件。

［1］盛金宝，刘嘉炘，张士辰，等.病险水库除险加固项目溃坝机理调查分析［J］.岩石工程学报，2008（11）：25-27.

［2］谢勇.某水库除险加固工程设计及施工技术分析［J］.中国水运（下半月），2016（11）：37-41.

［3］邹国胜.小型水库除险加固设计方案与施工技术探讨［J］.水利规划与设计，2016（8）：32-35.

［4］廖美刚，邓美玲.唐沟水库除险加固施工技术分析探讨［J］.水利技术监督，2010（5）：46-49.

［5］张秀锦.乌塔克拉水库除险加固的施工设计及效果分析［J］.中国水运（下半月），2015（5）：76-79.

［6］张星.朗猫山水库大坝除险加固技术方案研究［D］.济南：山东大学，2015.

（责任编辑：王艳肖）

The dam design and construction technique of Dahaizi reservoir culverts reinforcement

DU Xiao-qin
（Xinjiang Bortalazhou Mongol Autonomous PrefectureWater Conservancy and Hydropower Survey Design Institute，Bole 833400，China）

Taking Dahaizi reservoir in Xinjiang as an example，this paper introduces the design and construction situation of add repair gate engineering，and provides the necessary technical reference for similar project.

DahaiziReservoir；culvert；add repair gate；design；construction

TV67

：B

1672-9900（2017）04-0074-03

2017-04-05

杜孝琴（1979-），女（汉族），新疆精河人，工程师，主要从事水利工程设计方向研究，（Tel）15999067660。