高密市王吴水库溢洪道除险加固设计

董新美，郝晓辉，杨大伟

（山东省水利科学研究院、山东省科苑水利勘察设计咨询中心，山东 济南 250014）

高密市王吴水库溢洪道除险加固设计

董新美，郝晓辉，杨大伟

（山东省水利科学研究院、山东省科苑水利勘察设计咨询中心，山东 济南 250014）

分析了高密市王吴水库存在的安全隐患，介绍了溢洪道除险加固设计的主要内容及方法，包括进水渠扩挖与护砌、西溢洪闸拆除重建，新建钢筋混凝土泄槽、消能防冲设施等。

王吴水库；溢洪道；除险加固；西溢洪闸

高密市王吴水库位于胶河上游，控制流域面积为344 km2，总库容6 684万m3，是一座以防洪为主，兼顾灌溉、供水、水产养殖、发电等综合利用的中型水库。根据工程安全检测和建筑物安全复核结果，王吴水库现状溢洪道存在的主要安全隐患如下：东进水渠上游淤积严重，进水不畅；东溢洪闸无消能防冲设施；西溢洪闸底板、边墩与机架桥墩强度不足，闸墩及底板存在贯穿性裂缝，消力池池长及底板厚度不满足消能要求；泄槽部分淤积，断面小，阻水严重，右岸仅局部进行了护砌，砌石坍塌、破坏严重，且右岸高程低，不满足泄洪要求；出水渠岸顶高程和下游防汛交通桥不满足设计洪水要求。

1 除险加固设计

1.1 进水渠

东、西溢洪闸进水渠长度均为180.0 m，桩号为0-180～0+000。其渠底为平底，东溢洪闸进水渠渠底高程46.5 m，西溢洪闸进水渠渠底高程48.0 m，底宽均为33 m。东、西溢洪闸桩号0+000～0-015段均为扭曲面过渡段，采用M10浆砌块石结构；0-015～0-180段均为梯形断面，边坡1∶1.5，高程53.5 m以下为M10浆砌块石护坡，厚度为0.35 m，高程53.5 m以上采用生态护坡。西溢洪闸0-015～0+000段设C30钢筋混凝土铺盖，厚0.4 m。

1.2 控制段

桩号0+000～0+019.5为控制段，长19.5 m，由重建西溢洪闸及原东溢洪闸组成。

1）西溢洪闸。重建后的西溢洪闸共3孔，单孔净宽10.0 m，闸室总宽33.0 m，顺水流方向长19.5 m，闸底板高程48.0 m。闸室共两联，中孔闸底板分缝，中墩厚1.5 m，边墩顶宽1.2 m，底宽2.5 m；闸底板顶高程48.0 m，厚1.2 m。闸底板上、下游侧设齿墙。闸墩顶高程56.4～55.6 m，闸墩上、下游端为半圆形。闸墩上设有排架、机架桥、检修桥和启闭机房，闸室下游侧设交通桥，闸室右侧设桥头堡。检修桥、机架桥均为现浇混凝土梁板结构，检修桥宽1.5 m，机架桥宽5.14 m。下游交通桥宽6.25 m，桥面高程56.48 m，采用11.5 m跨径钢筋混凝土预应力空心板。桥头堡采用钢筋混凝土独立基础。西溢洪闸工作闸门采用原10 m×5.6 m露顶式弧形钢闸门，半径为8.0 m；2×250 kN双吊点固定卷扬启闭机。工作闸门上游设检修闸门一套，采用10 m×1.7 m×3 m叠梁式平面滑动钢闸门。为解决绕渗问题，在西溢洪闸两侧设刺墙，刺墙顶高程56.1 m，厚1.0 m，为C30钢筋混凝土结构，范围为边墩后宽4.0 m。

2）东溢洪闸。东溢洪闸两侧刺墙现状顶高程52.85 m，高水位时存在绕渗可能。设计采用开槽回填黏土的方式接高防渗体，在刺墙顶部开槽，槽长13.4 m，底宽2 m，槽底高程51.85 m，顶高程56.40 m，槽内回填黏土并压实。

1.3 泄槽

西溢洪闸后0+049.7～0+360段、东溢洪闸后0+039.5～0+360段为新建泄槽段，平面上由弯道段及直线段组成，采用复式断面，长320.5 m。泄槽采用50年一遇洪水设计，1 000年一遇洪水校核。边墙底部左、右岸均采用衡重式挡土墙结构，墙顶宽0.3 m，墙顶高程根据50年一遇水面线加超高确定。边墙上部为梯形断面，边坡1∶1.5，采用M10浆砌石护坡，厚0.3 m。护坡顶高程根据1 000年一遇水面线加超高确定。

1.4 消能防冲设施

根据溢洪道水工模型试验成果，消能工采用两级消力池消能。一级消力池位于西溢洪闸后桩号0+019.5～0+040段，斜坡段长12.0 m，总长30.2 m；池深1.7 m，底板高程45.15 m，两岸墙顶高程52.0 m，池后坎顶高程46.85 m；底板、翼墙均采用C30钢筋混凝土结构。二级消力池位于桩号泄槽0+360～0+402段，斜坡段长15 m，水平段长27 m，总长42 m；池深2.0 m，底板高程38.4 m，两侧边墙46.5 m高程以下直立，以上边坡1∶0.5。底板采用C30钢筋混凝土结构，斜坡段厚0.8～1.33 m，水平段厚1.0 m。消力池边墙采用C30扶壁式钢筋混凝土结构，边墙以上采用C30钢筋混凝土护坡，厚0.4 m。底板及护坡底部均设锚杆，单根长4.0 m，间距1.5 m×1.5 m。

1.5 出水渠

桩号0+402～0+800段为出水渠，总长398.0 m，桩号0+415～0+517段平面上呈圆弧状，转弯半径287.0 m，转角21.6°。出水渠纵向底坡为0.001，采用梯形断面，底宽40.0 m，两岸岩石开挖边坡1∶0.5，碎石土开挖边坡1∶2。0+618～0+800段碎石土边坡采用M10浆砌块石护坡，边坡1∶2，护砌高度3.5 m。

1.6 防汛交通桥

重建出水渠防汛交通桥轴线位于桩号0+618处，总长60.0 m，跨中间距10 m，共6跨，桥面净宽7 m，总宽8.5 m，桥面高程47.71 m。上部结构采用预应力钢筋混凝土空心板，下部结构采用双柱式墩台、灌注桩基础。桥址处河底高程40.2 m，上下游各50 m范围内均采用M10浆砌石护坡、护底。

2 闸室稳定计算

西溢洪闸加固后共3孔，闸室共两联，中孔闸底板分缝，对称布置，选择其中的一联进行闸室稳定计算。西溢洪闸闸室稳定计算采用岩基上水闸抗滑稳定公式进行：

式中：K为抗滑稳定安全系数；f＇为基础底板与地基之间的抗剪断摩擦系数；C＇为基础底板与地基之间的抗剪断凝聚力；A为闸室基底面的面积；∑G为作用于闸室上的全部竖向荷载；∑H为作用于闸室上的全部水平荷载。

计算工况包括以下3种：1）正常挡水工况：上游水位52.85 m，下游水位48.0 m；2）施工完建期：上、下游无水，地下水位平闸底板底；3）地震工况：上游正常挡水位52.85 m遇地震。

西溢洪闸闸室抗滑稳定计算成果见表1。由表1可知，西溢洪闸各计算工况时的闸室抗滑稳定安全系数计算值均大于规范允许值，说明西溢洪闸闸室稳定满足要求。

表1 西溢洪闸闸室抗滑稳定计算成果

3 结语

王吴水库溢洪道为两个溢洪闸泄洪，且泄槽陡坡段位于弯道上，水流条件极为复杂，根据淮河水利委员会专家审查建议，专门进行了溢洪道水工模型试验。在溢洪道除险加固设计中，根据水工模型试验成果，对泄槽、消能防冲设计做了进一步优化，使设计成果更加科学、合理。目前，王吴水库溢洪道险加固工程施工基本完成，东、西溢洪闸汛期将按新的调度运用方案进行启闭，水库将充分保证下游高密市城区及5个镇(街)的41.5万人、3.33万hm2农田，以及胶济铁路、胶新铁路、济青高速公路、胶王公路、308国道等交通干线的防洪安全。

（责任编辑 崔春梅）

TV697

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1009-6159（2017）-10-0042-02

董新美（1964—），女，研究员