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【摘 要】本文阐述了上三台水库工程存在的问题,采用除险加固工程方法及经验和建议。
【关键词】水库除险加固;除险加固;混凝土剥蚀;pp纤维丙乳砂浆;山体削坡及喷锚处理
Lishu county shangsantai reservoir in addition to the insurance reinforce engineering design
Li Wang-shang
(Jilin province water conservancy water electricity engineering office Changchun Jilin 130012)
【Abstract】This text elaborated shangsantai reservoir engineering existence of problem, adoption in addition to the insurance reinforce engineering method and experience and suggestion.
【Key words】Reservoir in addition to the insurance reinforce;In addition to the insurance reinforce;The concrete fall off;The pp fiber C milk sand syrup;The mountain body pare an ascent and spray an anchor man processing
1. 工程概况
工程概况上三台水库位于梨树县十家堡镇境内,地址在昭苏太河支流龙湾和邓家两条小河下游的南上三台屯。地理位置:东径124°35′16〞,北纬43°15′16〞半山区。上三台水库是一座以防洪、除涝为主,结合供水、灌溉、养鱼等综合利用的水库。水库由均质土坝、溢洪道、和输水洞组成,土坝全长560米,输水洞位于土坝左端0+110米处,溢洪道位于土坝右端山体中。该水库始建与1958年,1972年扩建,1976年竣工。上三台水库控制集水面积为56Km2,本次除险加固是按一百年一遇洪水设计,一千年一遇洪水校核,多年平均年径流量688万m3,总库容1429万m3。汛限水位227.5m,库容669万 m3,死水位217.5m,相应库容50万m3。
2. 工程存在的病险问题和除险加固的必要性
2.1 工程存在的问题。
(1)土坝存在的问题
①原设计防洪标准与现行防洪标准不符。
②主坝高度不足。
③主坝上、下游护坡变形严重。
④坝顶路面破坏严重。
⑤坝顶放浪强徐拆出重建。
(2)溢洪道存在的问题
①进口段左右边墙为浆砌石结构,现表面勾缝砂浆已风化、冲刷殆尽,且逐年加剧,向内发展。
②进口段、闸段、整流段、陡槽段混凝土剥蚀严重,混凝土酥松,骨料、甚至钢筋外露,伸缩缝沥青隔板腐烂,止水失效。
③闸墩混凝土大部分剥蚀严重。挑流段底板垂直纵轴线方向出现断裂,出口两侧边墙由于冲坑回水淘蚀,已经悬空。
④启闭机室屋面防水失效,挑檐板已多处外露钢筋,右侧楼梯间基础下沉。
⑤挑流坎出口处山体为开挖,阻碍水流顺畅进入下游河道。
⑥工作闸门、检修闸门及启闭机需进行大修。
(3)输水洞存在的问题
①混凝土质量差,进口段、陡坡段混凝土剥蚀严重,骨料、钢筋外露。
②洞内壁砼表面剥蚀严重,各段接头处结构缝开裂错位,止水失效。
③通气孔失效,进口无拦鱼栅,出口无砌护冲刷严重。
④无拦污栅及检修门;工作闸门、启闭机需更换。
⑤洞身截水环失效,造成洞壁与土坝接触部位渗漏。
2.2 形成原因及除险加固的必要性。
该水库是昭苏太河上唯一的控制性工程,始建于1958年秋季。该水库有梨树县水利局设计,是水利局技术人员为技术指导,以农民出工为主,采用大会战方式施工修建的水库。由于当时技术人员不足,技术力量薄弱,质量控制不严。加之时间仓促,采取边规划、边设计、边施工的方式。是典型的“三边工程”,难免存在问题,造成带病运行,不能正常运用发挥效益。
3. 除险加固设计
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)和《防洪标准》(GB50201-94)的规定。本工程为三等工程,主要建筑物土坝、岸边式溢洪道、输水洞等别为3级。防洪标准为五十年一遇洪水设计,一千年一遇洪水校核。
3.1 土坝工程。
(a)坝顶工程。
大坝桩号0+200~0+245m坝体填筑质量差,存在细砂和风化料夹层造成坝后大面积散浸。
本次设计对振动沉模防渗混凝土板墙、劈裂灌浆、上游坝面铺设复合土工膜三种防渗处理方式进行综合比较,最终决定采用复合土工膜方案。处理范围为0+185~0+280m,土工膜为三布二模,规格为300g/0.8mm/300g/0.8mm/300g/m2。
(b)上、下游护坡翻修。
将死水位至坝顶范围内的原护坡块石及垫层全部拆出,抛至死水位以下,在此范围内重新采用钢筋混凝土方形框格内块石护坡,块石厚度为300mm。下游采用碎石护坡。
副坝上游采用干砌块石护坡,下游采用草皮护坡。
(c)坝后压重处理。
根据坝坡稳定计算结果,主坝后坡需进行压重处理。压重高程为222.90m,宽度为24m。
(d)右坝肩山体处理。
右坝肩山体为人工开挖形成的陡立边坡,岩石节理、裂隙发育,风化严重,常有块石滑落,既影响溢洪道安全,有威胁行人安全。本次采用喷锚支护处理。
(e)观测设备。
为了解水库土坝加固后坝体侵润线的位置及变化,坝基渗流动水压力的分布情况及大小,在坝身、坝基埋设VW钻孔型渗压计。
3.2 溢洪道工程。
(a)进口浆砌石墙面剥蚀处理
采用挂钢丝网喷砂浆处理方法。
(b)砼剥蚀处理,伸缩缝止水重设。
将剥蚀的砼凿出,然后采用硅粉砼进行补强处理。对底板和边墙的伸缩缝重设橡皮止水。
(c)原挑流段加固。
将底板悬空部分进行回填灌浆;裂缝进行加固处理;原齿墙外新增一道齿墙与原齿墙联结在一起;出口两侧增设翼墙。
(d)尾水渠重新开挖。
为保证泄流顺畅进入下游河道,避免折冲水流危及坝教,对尾水渠出口山体进行开挖,同时在坝脚处修建钢筋混凝土防冲墙,以防止水流流速过高冲刷坝脚。
(e)左边墩齿墙底部岩石渗水处理。
采用帷幕灌浆对岩石处理。灌浆孔沿坝轴线布置,孔间距2m,共布设6孔,钻孔底高程在岩面以下5m。
3.3 输水洞工程。
(a)将剥蚀的砼凿除,然后采用硅粉砼进行补强处理。对底板和边墙的伸缩缝重设橡皮止水。
(b)洞身与土坝接触渗漏处理。
采用旋喷技术,在洞顶和两侧重新形成二道截水环,并在洞内用压力灌浆回填洞壁与坝体的空隙。
(c)拦污栅、拦鱼栅与检修闸门门槽、通气孔。
按新设计的拦污栅、拦鱼栅及检修门门槽尺寸对原门槽进行凿除,重新布设相应金属结构埋件,按原设计恢复通气孔。
在30m外布置渔网式拦鱼栅,顶高程为232.00m,两端固定在护坡钢筋混凝土框格梁上。对启闭机室进行进行维修,外观美化。
(d)尾水渠护砌。
尾水渠整形,采用干砌石护坡。
(四)电工。
主要包括:溢洪道、输水洞负荷配电;坝顶、溢洪道、输水洞闸室、管理及旅游设施照明配电。
(a)在水库管理区内设100kVA变压器一台,供溢洪道、输水洞动力配电及库区及管理设施照明等用电。
(b)为确保水库安全运行,提高工作效率,本次设计采用技术先进、成熟的技术机监控系统。
主机采用工业控制计算机,在大坝上、下游及溢洪道启闭机室内分别安装一台彩色枪式摄像机,在水库管理调度楼上安装一台彩色枪式摄像机,在影视城山上安装一台彩色枪式摄像机。以上设备与监控中心计算机联网,可在显示器上清晰的显示大坝、库区、输水洞及溢洪道闸门、水位的全貌,工作状态。
(c)水位、水情监控系统。
在水库上游设遥测雨量站一座,自动将雨量值发送至监控中心及防汛调度办公室。大坝上游左、右侧分别设置水位装置一套,对水位进行监测,与监控中心计算机进行通讯,可直接观测到任一时刻库区水位。
( d)闸门监控系统。
溢洪道三台弧门启闭机及输水洞闸门分别配置一套监控仪,与监控中心计算机相联,实现在监控中心对闸门的远程控制。
4. 结论及建议
上三台水库大坝的除险加固措施主要有:土坝防渗处理、防浪墙拆除重建、上下游护坡、右坝肩高边坡处理等;溢洪道剥蚀混凝土处理、进口帷幕关机、出口回填灌浆、出口山体开挖及尾水防淘墙更换闸门启闭机等;输水洞砼剥蚀处理、旋喷灌浆、尾水处理、更换闸门启闭机等;修建防汛进场公路和库区道路,改建防汛调度楼及管理设施;增设自动化观测设施。使水库达到防洪、灌溉、养鱼及旅游观光于一体,充分发挥设计效益,充分发挥和利用水库的效益。
充分利用新技术新工艺,尽量利用当地材料,以达到降低工程造价的目的。本设计方案,经设计单位多方案比较,在技术上先进,经济上节约,方案可行。
[文章编号]1006-7619(2010)10-16-941
[作者简介] 李万山(1959-),男,吉林省长春市人,汉族,毕业于长春水利水电高等专科学校,工程师,现在吉林省水利水电工程局从事水利工程技术工作。
【关键词】水库除险加固;除险加固;混凝土剥蚀;pp纤维丙乳砂浆;山体削坡及喷锚处理
Lishu county shangsantai reservoir in addition to the insurance reinforce engineering design
Li Wang-shang
(Jilin province water conservancy water electricity engineering office Changchun Jilin 130012)
【Abstract】This text elaborated shangsantai reservoir engineering existence of problem, adoption in addition to the insurance reinforce engineering method and experience and suggestion.
【Key words】Reservoir in addition to the insurance reinforce;In addition to the insurance reinforce;The concrete fall off;The pp fiber C milk sand syrup;The mountain body pare an ascent and spray an anchor man processing
1. 工程概况
工程概况上三台水库位于梨树县十家堡镇境内,地址在昭苏太河支流龙湾和邓家两条小河下游的南上三台屯。地理位置:东径124°35′16〞,北纬43°15′16〞半山区。上三台水库是一座以防洪、除涝为主,结合供水、灌溉、养鱼等综合利用的水库。水库由均质土坝、溢洪道、和输水洞组成,土坝全长560米,输水洞位于土坝左端0+110米处,溢洪道位于土坝右端山体中。该水库始建与1958年,1972年扩建,1976年竣工。上三台水库控制集水面积为56Km2,本次除险加固是按一百年一遇洪水设计,一千年一遇洪水校核,多年平均年径流量688万m3,总库容1429万m3。汛限水位227.5m,库容669万 m3,死水位217.5m,相应库容50万m3。
2. 工程存在的病险问题和除险加固的必要性
2.1 工程存在的问题。
(1)土坝存在的问题
①原设计防洪标准与现行防洪标准不符。
②主坝高度不足。
③主坝上、下游护坡变形严重。
④坝顶路面破坏严重。
⑤坝顶放浪强徐拆出重建。
(2)溢洪道存在的问题
①进口段左右边墙为浆砌石结构,现表面勾缝砂浆已风化、冲刷殆尽,且逐年加剧,向内发展。
②进口段、闸段、整流段、陡槽段混凝土剥蚀严重,混凝土酥松,骨料、甚至钢筋外露,伸缩缝沥青隔板腐烂,止水失效。
③闸墩混凝土大部分剥蚀严重。挑流段底板垂直纵轴线方向出现断裂,出口两侧边墙由于冲坑回水淘蚀,已经悬空。
④启闭机室屋面防水失效,挑檐板已多处外露钢筋,右侧楼梯间基础下沉。
⑤挑流坎出口处山体为开挖,阻碍水流顺畅进入下游河道。
⑥工作闸门、检修闸门及启闭机需进行大修。
(3)输水洞存在的问题
①混凝土质量差,进口段、陡坡段混凝土剥蚀严重,骨料、钢筋外露。
②洞内壁砼表面剥蚀严重,各段接头处结构缝开裂错位,止水失效。
③通气孔失效,进口无拦鱼栅,出口无砌护冲刷严重。
④无拦污栅及检修门;工作闸门、启闭机需更换。
⑤洞身截水环失效,造成洞壁与土坝接触部位渗漏。
2.2 形成原因及除险加固的必要性。
该水库是昭苏太河上唯一的控制性工程,始建于1958年秋季。该水库有梨树县水利局设计,是水利局技术人员为技术指导,以农民出工为主,采用大会战方式施工修建的水库。由于当时技术人员不足,技术力量薄弱,质量控制不严。加之时间仓促,采取边规划、边设计、边施工的方式。是典型的“三边工程”,难免存在问题,造成带病运行,不能正常运用发挥效益。
3. 除险加固设计
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)和《防洪标准》(GB50201-94)的规定。本工程为三等工程,主要建筑物土坝、岸边式溢洪道、输水洞等别为3级。防洪标准为五十年一遇洪水设计,一千年一遇洪水校核。
3.1 土坝工程。
(a)坝顶工程。
大坝桩号0+200~0+245m坝体填筑质量差,存在细砂和风化料夹层造成坝后大面积散浸。
本次设计对振动沉模防渗混凝土板墙、劈裂灌浆、上游坝面铺设复合土工膜三种防渗处理方式进行综合比较,最终决定采用复合土工膜方案。处理范围为0+185~0+280m,土工膜为三布二模,规格为300g/0.8mm/300g/0.8mm/300g/m2。
(b)上、下游护坡翻修。
将死水位至坝顶范围内的原护坡块石及垫层全部拆出,抛至死水位以下,在此范围内重新采用钢筋混凝土方形框格内块石护坡,块石厚度为300mm。下游采用碎石护坡。
副坝上游采用干砌块石护坡,下游采用草皮护坡。
(c)坝后压重处理。
根据坝坡稳定计算结果,主坝后坡需进行压重处理。压重高程为222.90m,宽度为24m。
(d)右坝肩山体处理。
右坝肩山体为人工开挖形成的陡立边坡,岩石节理、裂隙发育,风化严重,常有块石滑落,既影响溢洪道安全,有威胁行人安全。本次采用喷锚支护处理。
(e)观测设备。
为了解水库土坝加固后坝体侵润线的位置及变化,坝基渗流动水压力的分布情况及大小,在坝身、坝基埋设VW钻孔型渗压计。
3.2 溢洪道工程。
(a)进口浆砌石墙面剥蚀处理
采用挂钢丝网喷砂浆处理方法。
(b)砼剥蚀处理,伸缩缝止水重设。
将剥蚀的砼凿出,然后采用硅粉砼进行补强处理。对底板和边墙的伸缩缝重设橡皮止水。
(c)原挑流段加固。
将底板悬空部分进行回填灌浆;裂缝进行加固处理;原齿墙外新增一道齿墙与原齿墙联结在一起;出口两侧增设翼墙。
(d)尾水渠重新开挖。
为保证泄流顺畅进入下游河道,避免折冲水流危及坝教,对尾水渠出口山体进行开挖,同时在坝脚处修建钢筋混凝土防冲墙,以防止水流流速过高冲刷坝脚。
(e)左边墩齿墙底部岩石渗水处理。
采用帷幕灌浆对岩石处理。灌浆孔沿坝轴线布置,孔间距2m,共布设6孔,钻孔底高程在岩面以下5m。
3.3 输水洞工程。
(a)将剥蚀的砼凿除,然后采用硅粉砼进行补强处理。对底板和边墙的伸缩缝重设橡皮止水。
(b)洞身与土坝接触渗漏处理。
采用旋喷技术,在洞顶和两侧重新形成二道截水环,并在洞内用压力灌浆回填洞壁与坝体的空隙。
(c)拦污栅、拦鱼栅与检修闸门门槽、通气孔。
按新设计的拦污栅、拦鱼栅及检修门门槽尺寸对原门槽进行凿除,重新布设相应金属结构埋件,按原设计恢复通气孔。
在30m外布置渔网式拦鱼栅,顶高程为232.00m,两端固定在护坡钢筋混凝土框格梁上。对启闭机室进行进行维修,外观美化。
(d)尾水渠护砌。
尾水渠整形,采用干砌石护坡。
(四)电工。
主要包括:溢洪道、输水洞负荷配电;坝顶、溢洪道、输水洞闸室、管理及旅游设施照明配电。
(a)在水库管理区内设100kVA变压器一台,供溢洪道、输水洞动力配电及库区及管理设施照明等用电。
(b)为确保水库安全运行,提高工作效率,本次设计采用技术先进、成熟的技术机监控系统。
主机采用工业控制计算机,在大坝上、下游及溢洪道启闭机室内分别安装一台彩色枪式摄像机,在水库管理调度楼上安装一台彩色枪式摄像机,在影视城山上安装一台彩色枪式摄像机。以上设备与监控中心计算机联网,可在显示器上清晰的显示大坝、库区、输水洞及溢洪道闸门、水位的全貌,工作状态。
(c)水位、水情监控系统。
在水库上游设遥测雨量站一座,自动将雨量值发送至监控中心及防汛调度办公室。大坝上游左、右侧分别设置水位装置一套,对水位进行监测,与监控中心计算机进行通讯,可直接观测到任一时刻库区水位。
( d)闸门监控系统。
溢洪道三台弧门启闭机及输水洞闸门分别配置一套监控仪,与监控中心计算机相联,实现在监控中心对闸门的远程控制。
4. 结论及建议
上三台水库大坝的除险加固措施主要有:土坝防渗处理、防浪墙拆除重建、上下游护坡、右坝肩高边坡处理等;溢洪道剥蚀混凝土处理、进口帷幕关机、出口回填灌浆、出口山体开挖及尾水防淘墙更换闸门启闭机等;输水洞砼剥蚀处理、旋喷灌浆、尾水处理、更换闸门启闭机等;修建防汛进场公路和库区道路,改建防汛调度楼及管理设施;增设自动化观测设施。使水库达到防洪、灌溉、养鱼及旅游观光于一体,充分发挥设计效益,充分发挥和利用水库的效益。
充分利用新技术新工艺,尽量利用当地材料,以达到降低工程造价的目的。本设计方案,经设计单位多方案比较,在技术上先进,经济上节约,方案可行。
[文章编号]1006-7619(2010)10-16-941
[作者简介] 李万山(1959-),男,吉林省长春市人,汉族,毕业于长春水利水电高等专科学校,工程师,现在吉林省水利水电工程局从事水利工程技术工作。