高安市三八水库溢洪道加固设计分析

付 亮

(江西省宜春市水利水电工程监理有限公司工程部，江西 宜春 336000)

1 工程概况

三八水库位于高安市独城镇安塘行政村，属赣江水系肖江支流，坝址控制流域面积22.53 km2，总库容1057 m3，设计灌溉面积0.14万hm2。是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的中型水利枢纽工程。

溢洪道位于东一副坝右端130 m的垭口处，由进水渠、控制段、5级泄槽段、5级消能段等组成，总长210 m。进水渠为天然垭口，渠底未衬砌，两侧局部设有浆砌石挡土墙，长19.5 m、宽17.5 m、底高程为57.9～58.0 m。控制段属开敞式宽顶堰，堰顶高程58.0 m，分为6孔，每孔净宽2.5 m，总净宽15.0 m，长5.8 m，中墩厚 0.5 m，底板采用混凝土衬砌，两侧设浆砌石边墙。控制段后接五级泄槽和五级消力池，上级消力池和下级泄槽均为明渠段连接，共四级连接段。从进口段至第五级消力池过流底宽由17.5 m渐变至8.9 m，五级消力池的池底高程分别为54.13 m、50.65 m、47.68 m、43.87 m、40.97 m。五级消力池后接出水渠[1-3]。

2 溢洪道现状存在的主要问题

通过现场检查及复核计算可知：

(1)溢洪道进口段为土质渠底；东一副坝防汛公路直接从溢洪道进水渠上通过，未设跨溢洪道交通桥；

(2)现状溢洪道泄槽底板存在多处裂缝；

(3)经复核溢洪道第一、三、五级消力池不满足消能要求，泄槽边墙不满足抗冲要求，高度也不满足要求；

(4)溢洪道桩号0+181处设置了简易闸室，木闸门控制，并在闸门处堆大量编织袋，影响泄洪安全；

(5)溢洪道控制段及消力池底板检测强度低于C15混凝土，不满足规范要求。

3 溢洪道加固设计

根据溢洪道工程复核、安全鉴定结论，溢洪道加固的主要项目有：对进口段、控制段拆除重建；对泄槽段与消力池段边墙增设混凝土压顶，泄槽段底板拆除重建，出水渠部分衬砌处理。

3.1 加固后溢洪道泄流曲线

加固后控制段为宽顶堰，堰顶高程58.00 m，净宽18.00 m，经计算，库水位与溢洪道泄流量的关系结果见表1：

表1 水库水位～下泄流量关系

经水文调洪演算得出其不同频率洪水对应的库水位与下泄流量见表2。

表2 三八水库调洪计算成果

经洪水调节计算得三八水库设计洪水位(p=2%)58.43 m，相应库容977万m3，最大下泄流量10.2 m3/s；校核洪水位(p=0.1%)58.74 m，相应库容1028万m3，最大下泄流量16.1 m3/s，与设计相比相差不大，出于安全角度及资料一致性考虑，本次复核采用原设计调洪成果。

3.2 溢洪道加固设计

3.2.1 进水渠设计

进水渠分为进水渠水平段与斜坡段。

进水渠水平段(溢0-025.65～溢0-017.15)长8.5 m，底宽23.20～21.00 m，底板采用0.3 m厚C20混凝土衬砌，下设0.1 m厚C15混凝土垫层，底高程为57.70 m。边墙采用重力式C20混凝土挡土墙，墙高1.50～2.18 m，墙顶高程为59.20～59.88 m，墙顶宽0.30 m，内坡铅直，外坡坡度为1∶0.45。

斜坡段(溢0-017.15～溢0+000.00)长17.15 m，底宽21.00～18.00 m，底板采用0.3 m厚C20混凝土衬砌，下设0.1 m厚C15混凝土垫层，底高程为57.70～58.00 m。边墙采用重力式C20混凝土挡土墙，墙高2.18～1.40 m，墙顶高程为59.88～59.40 m。

为保证两岸通行，进水渠水平段新建跨溢洪道机耕桥，机耕桥采用钢筋混凝土双跨简支梁桥，单跨跨径10.0 m，中墩厚1.0 m，桥面净宽4.5 m，桥面高程为60.90 m，桥梁平面按直线线型布置，交通桥轴线位于溢0-019.40。

3.2.2 控制段设计

控制段为宽顶堰，堰顶高程58.00 m，净宽18.00 m，堰长5.0 m，堰底板为0.5 m厚的C25钢筋混凝土。边墙采用C20混凝土重力式挡土墙，墙身总高1.90 m，墙顶高程59.40 m，墙顶宽0.30 m，内坡铅直，外坡坡度为1∶0.45。

3.2.3 泄槽设计

泄槽设计按p=0.1%校核下泄洪水19.7 m3/s进行设计。

(1)陡槽水面线及墙高计算。经计算，陡槽水面线及计算墙高成果见表3。

表3 泄槽水面线计算成果(下泄Q=19.7 m3/s，P=0.1%)

由计算结果可知，加固后溢洪道泄槽设计边墙高度满足规范要求。

(2)结构设计。泄槽段分为五级，结构如下：

一级泄槽段(溢0+005.00～溢0+010.60)长5.60 m，底宽由17.5 m渐变至16.0 m，底坡为 1∶0.94，底板采用0.3 m厚C25混凝土衬砌，底高程为57.97～54.13 m。两侧边墙维持现状为浆砌石衬砌，墙高1.4～2.7 m。

二级泄槽段(溢0+016.70～溢0+031.20)长14.5 m，分为两段，前段(溢0+016.70～溢0+026.50)底宽由14.5 m渐变至12.3 m，底坡为0.0026，底板采用0.3 m厚C25混凝土衬砌，下设0.1 m厚砂卵石垫层；后段(溢0+026.50～溢0+031.20)底宽由12.3 m渐变至11.4 m，底坡1∶1.27，底板采用0.3 m厚C25混凝土衬砌；两侧边墙维持现状为浆砌石衬砌，墙高1.0～1.5 m。

三级泄槽段(溢0+036.60～溢0+070.20)长33.60 m，分为两段，前段(溢0+036.60～溢0+066.90)底宽由10.4 m渐变至9.8m，底坡为0.0019，底板采用0.3 m厚C25混凝土衬砌，下设0.1 m厚砂卵石垫层；后段(溢0+066.90～溢 0+070.20)底宽由9.8 m渐变至9.3 m，底坡1∶1.06，底板采用0.3 m厚C25混凝土衬砌；两侧边墙为浆砌石衬砌，墙高1.0 m。清除原混凝土压顶后，增设C20混凝土压顶。

四级泄槽段(溢0+076.50～溢0+117.20)长40.7 m，分为两段，前段(溢0+076.50～溢0+113.38)底宽由8.3 m渐变至8.9 m，底坡为0.0088，底板采用0.3 m厚C25混凝土衬砌，下设0.1 m厚砂卵石垫层；后段(溢0+113.38～溢 0+117.20)底宽由8.9 m渐变至7.8 m，底坡1∶0.98，底板采用0.3 m厚C25混凝土衬砌；两侧边墙为浆砌石衬砌，墙高1.0 m。清除原混凝土压顶后，增设C20混凝土压顶。

五级泄槽段(溢0+122.50～溢0+188.48)长65.98 m，分为两段，前段(溢0+122.50～溢0+184.60)底宽由6.8 m渐变至8.6 m，底坡为0.0038，底板采用0.3 m厚C25混凝土衬砌，下设0.1 m厚砂卵石垫层；后段(溢0+184.60～溢 0+188.48)底宽为8.9 m，底坡1∶1.23，底板采用0.3 m厚C25混凝土衬砌；两侧边墙为浆砌石衬砌，墙高1.0 m。清除原混凝土压顶后，增设C20混凝土压顶。

(3)陡槽边墙稳定及应力计算。根据规范规定，陡槽边墙计算结果见表4。

表4 溢0+026处边墙稳定及应力计算成果

由表4可知：溢洪道陡槽边墙墙体抗滑稳定、抗倾稳定均满足规范要求，地基应力均小于基础承载力，满足规范要求。

3.2.4 消力池设计

消力池按下泄流量Q=5.1 m3/s(P=3.33%)进行消能设计，采用底流消能。

(1)消力池消能计算。经计算，成果见表5。

表5 溢洪道消力池消能成果 m

(2)结构设计。消力池段分为五级，结构如下：

一级消力池段(溢0+010.60～溢0+016.70)长6.1 m，底宽由16.0 m渐变至14.5 m，底板高程为54.13 m，消力池末端增设尾坎，加固后池长5.1 m，池深0.5 m；两侧边墙维持现状为浆砌石衬砌，墙高2.7～2.3 m。

二级消力池段(溢0+031.20～溢0+036.60)长5.40 m，底宽由11.4 m渐变至10.4 m，底板高程为50.65 m，池长4.9 m，池深0.45 m；两侧边墙为浆砌石衬砌，墙高1.45 m。清除原混凝土压顶后，增设C20混凝土压顶(400 mm×500 mm)。

三级消力池段(溢0+070.20～溢0+076.50)长6.3 m，底宽由9.3 m渐变至8.3 m，底板高程为47.66 m，消力池末端增设尾坎，加固后池长5.1 m，池深0.5 m；两侧边墙为浆砌石衬砌，墙高1.5 m。清除原混凝土压顶后，增设C20混凝土压顶(400 mm×500 mm)。

四级消力池段(溢0+117.20～溢0+122.50)长5.3 m，底宽由7.8 m渐变至6.8 m，底板高程为43.87 m，池长4.8 m，池深0.55 m；两侧边墙为浆砌石衬砌，墙高1.55 m。清除原混凝土压顶后，增设C20混凝土压顶(400 mm×500 mm)。

五级消力池段(溢0+188.48～溢0+194.42)长5.94 m，底宽8.9 m，底板高程为40.97 m，消力池末端增设尾坎，加固后池长4.94 m，池深0.45 m；两侧边墙为浆砌石衬砌，墙高1.45 m。清除原混凝土压顶后，增设C20混凝土压顶(400 mm×500 mm)。

(3)消力池边墙稳定及应力计算。计算结果见表6。

表6 溢0+120处边墙稳定及应力计算成果

由表6可知：溢洪道消力池边墙墙体抗滑稳定、抗倾稳定均满足规范要求，地基应力均小于基础承载力，满足规范要求。

3.2.5 出水渠设计

溢0+194.42以后为出水渠，本次设计出水渠衬砌至溢0+317.50，全长123 m，底板采用0.1 m 厚C20混凝土衬砌，下设0.1 m砂卵石垫层，两侧边墙为仰斜式C20混凝土挡土墙，墙高1.0 m。

4 结 语

高安市三八水库存在泄槽底板裂缝、泄槽边墙高度不够、控制段及消力池底板混凝土强度不满足规范要求等问题，文章结合工程实际，对溢洪道采取进口段、控制段拆除重建；对泄槽段与消力池段边墙增设混凝土压顶，泄槽段底板拆除重建等加固设计方案；经过复核计算，结果均满足规范要求，文章总结的一套水库溢洪道工程加固设计思路及方法具有一定的参考借鉴价值。