除险加固围堰工程设计论文

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除险加固围堰工程设计论文

1工程概况

1.1水文气象

江门市合山水电站位于广东省开平市蚬岗镇潭江干流上游合山河段,距开平市区25km,距恩平市恩城镇41km,水电站总集雨面积1383.8km2,干流河长77.33km。潭江是珠三角水系的一级支流,位于东经111°56′21′′~113°03′14′′,北纬22°0′0′′~22°45′56′′,流域面积6026km2,主河道长248km,上游多高山峻岭,植被良好,雨量充沛,水资源丰富。本流域地处北回归线以南,属亚热带季风性气候,夏季以东南季候风为主,冬季以东北季候风为主;气候温和,日照时间长,终年无雪,无霜期长。据统计,多年平均气温22℃,极端最高气温39.2℃,极端最低气温-0.7℃,多年平均相对湿度80%左右。

1.2工程地质

本区大地构造属华南褶皱系(Ⅰ级),粤北、粤东北~粤中拗陷带(Ⅱ级),粤中拗陷(Ⅲ级)的增城~台山隆断束(Ⅳ级)的西南部。区内地质构造较复杂,北西向、北东向、近东西向、近南北向断裂及褶皱构造均发育,它们构成了本区的构造格局,并控制了第四系沉积层的分布和厚度,尤以北东向恩(平)-从(化)断裂规模最大,距场区最近,影响最大。站址区第四系覆盖层厚度普遍小于3m,土类型以中粗砂、砾砂、填土和残积土为主,多属中软土。根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),闸址区地震动反应谱特征周期调整为0.45s。

2工程施工与设计

2.1水闸除险加固工程主要项目

更换水闸和船闸工作闸门、重建水闸工作桥、新建水闸船闸启闭室、闸室加固、重建上游铺盖和下游消能防冲设施、加固西闸交通桥、更换水闸船闸机电设备、新建及加固水闸护岸、改建防汛公路、新建管理房、新建自动化监控系统。

2.2导流建筑物设计

2.2.1围堰设计

施工导流上下游横向围堰均采用土围堰。闸下施工期最高水位为3.04m,根据施工期过闸流量、闸下水位,分别计算利用西闸和东闸导流时的闸上施工期水位,经计算,一期上游围堰施工洪水位为3.38m,二期上游围堰施工洪水位为4.05m。导流围堰堰顶宽度均为4m,一期上游围堰堰顶高程为4.10m,二期上游围堰堰顶高程为4.80m,下游围堰堰顶高程均为3.80m,边坡1:2.5,围堰迎水坡采用复合土工膜防渗,0.5m厚砂袋护坡,砂袋高出堰顶0.5m,做为防浪墙,堰基表面有冲刷出来的砂层时需将其挖除,然后堰身填粉质粘土。一期上游围堰在围堰上游堰基做截水槽并铺设防渗土工膜一层,截水槽底宽2m,深2.50m,边坡1:2.5。二期上游围堰右岸42m范围采用高喷灌浆防渗墙做堰基防渗,灌浆孔底部进入强风化粉砂岩约1m即孔底高程为-5.40~-4.40m,顶部伸入堰体内约1.5m,灌浆孔沿堰体中心线布置一排,孔距1.5m,灌浆材料为纯水泥浆,灌浆采用双管旋喷桩。

2.2.2围堰复核计算

根据《水利水电工程施工组织设计规范》,堰顶高程=静水位+波浪爬高+安全超高,本工程采用土石围堰,围堰级别为4级,安全超高为0.5m。围堰边坡抗滑稳定系数不小于1.05。波浪爬高根据《碾压式土石坝设计规范》相关公式计算,围堰抗滑稳定计算采用瑞典圆弧法。

3现场施工过程中遇到的问题及解决方案

3.1工程预算问题

工程预算中缺少围堰土方材料费,需另行考虑土方购置问题。解决方案:由于工程施工现场附近有三个土料场,分别是13公里的金鸡,7公里的蚬冈,0.5公里的合山,因此,取合山江心岛原山头作为土料场,开挖山头取土填筑围堰。方案实施效果:不用增加土方材料费就能提供足够土料填筑围堰,既节省了预算的开支,又有足量的土料进行填筑围堰。

3.2工程交通问题

本工程对外交通方便,东、西泄洪闸均有交通桥与县级公路连接,西闸交通桥现已成危桥,禁止重车通行,故工程对外交通重车均从东闸交通桥通过,但由于东闸交通桥限宽、限重因素,原两交通桥无法通行工程车辆。解决方案:经过对车辆载重、桥身的限重以及围堰设计的综合考虑,决定将围堰原设计顶宽4米增加到6米,用于临时交通通道。方案实施效果:工程车辆行驶围堰临时交通通道,保证原两交通桥安全。因此,在预算方面就应该相应增加。

3.3工程渗水问题

围堰填筑完成后,渗水情况严重,使用9台合共51.5kw水泵抽水也未能抽干基坑积水,致使基坑内的水下工程无法施工。解决方案:经过对围堰填筑设计以及渗水情况的综合分析,决定以增加上游围堰钢板桩的方式来解决渗水问题。方案实施效果:能较好地防止渗漏,基坑内水位能满足水下工程施工要求。因此,在预算方面就应该相应增加。

4结束语

综上所述,合山水闸除险加固围堰工程虽是除险加固工程中一项临时工程,但其是工程施工的前提、安全的保证,是整个工程的重要关键部份。围堰从设计、施工到完工,整个过程都要求我们参建各方结合实际,用自己的专业知识和经验相互合作,解决工程上遇到的各种问题,力争把围堰工程按时、按质完成,确保整个合山水闸除险加固工程安全进行。

作者:陈伯渠 单位:江门市合山水利工程管理处