水库输水洞除险加固设计方案研究.doc

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1、水库输水洞除险加固设计方案研究1原工程概述三架山水库位于驻马店市驿城区胡庙乡，在淮河流域洪汝河水系汝河支流玉皇河上游，水库控制流域面积4.5km2，总库容306万m3。水库始建于1964年冬季，1966年竣工。水库工程由大坝、溢洪道、输水洞组成。（1）大坝：粘土心墙砂壳坝，全长200m，坝顶高程178m，最大坝高24m，坝顶宽4.50m。（2）溢洪道：位于大坝左坝肩，无控制措施，左岸边墙为石英岩，右岸为浆砌石导水墙。（3）输水洞：位于大坝右坝肩桩号0+011处，进口座落于库区内右岸山坡之上。洞身分为三段，①进口至粘土心墙前为直径0.5m的现浇钢筋砼圆涵，该段洞身座落于石

2、英岩和碎石上；②粘土心墙下部洞身为0.6×0.6m钢筋混凝土方涵，该段洞身斜交于大坝；③出口段洞身为直径0.5m的现浇钢筋砼圆涵。输水洞进口底高程为159.30m，出口底高程为157m，洞身长168m，进口斜拉闸门控制，出口为闸阀控制。2008年12月输水洞工程开工，施工中对输水洞上段拆除重建，保留下游段洞身，对出口消能工程进行加固，2009年4月完工。2存在问题（1）工程存在的问题：2009年9月，水库开始下闸蓄水，至2010年5月，库水位达到高程167m。2010年5月底，输水洞开闸放水，现场检查发现，输水洞下游闸房处排水沟及坝脚低洼处漏水严重。（2）存在问题的初步

3、分析：①输水洞渗漏问题由来已久，险情发生后通过走访参加过处理输水洞渗漏的群众得知，输水洞自1965年建成后不久就存在渗漏，70年代末由当时的确山县水利局组织人员曾经进行过处理，计划处理的方案为：沿上游坝肩向下开挖竖井至漏水的箱涵部位，采用预制砼管固壁后再处理渗漏部位，后因开挖后的井壁坍塌严重，预制砼管无法沉入而放弃。②输水洞除险加固前，水库一直处于低水位运行，渗漏不太严重，2009年除险加固后开始下闸蓄水，高水位运行后才发现渗漏问题加剧。③输水洞运行方式由无压洞变为有压洞运行，粘土心墙下老箱涵接头处止水老化、失效，在高压水流的作用下被击穿，形成渗漏通道；④6学海无涯粘土

4、心墙与老箱涵结合部可能已经形成接触渗流带，这是造成下游坝脚新建圆涵外侧渗漏的主要原因。3方案比选根据以上总结分析的输水洞存在的工程险情，本次输水洞除险加固设计重点解决输水洞洞身渗漏及洞壁接触渗漏问题，消除安全隐患。综合考虑工程安全、投资、运行管理、效益等制约因素，初步拟定重建、竖井、隧洞3种方案进行比选。3.1重建方案设计破坝拆除重建输水洞，新建进、出口控制设施。（1）坝体拆除：沿现状输水洞位置拆除坝顶路面、防浪墙、上下游护坡；开挖坝体，左岸开挖边坡坡比1∶3，右岸开挖至岩石岸坡；拆除老输水洞。（2）重建输水洞：新建钢筋砼塔式进水口、箱涵（断面尺寸1.50m×1.80m

5、、宽×高）及出口连接段。输水洞轴线向右岸偏移，使建筑物座落在石英岩基础之上。（3）坝体恢复：按照大坝原设计断面尺寸回填粘土心墙和砂壳坝体，恢复大坝上游砼护坡、坝顶浆砌石防浪墙、砼路面。3.2竖井方案设计开挖竖井，直接处理粘土心墙下部已经查明的箱涵漏水部位。3.2.1竖井开挖(1）自坝顶处沿粘土心墙垂直开挖竖井至已经查明存在渗漏的箱涵部位，浇筑C20砼进行堵漏，形成一道外包箱涵的截水环进行截渗；(2）竖井开挖断面为正方形，边长3m，边开挖边支护，竖井开挖深度达到2m时随即采用标准钢模板固壁、钢管支撑进行支护，竖井底部开挖高程必须低于现状箱涵底部1m，即高程152m。3.2

6、.2充填灌浆防渗(1）在竖井底部沿洞身外壁与粘土心墙结合部，分别在水平方向向上、下游采用水泥粘土浆充填灌浆。(2)垂直大坝轴线方向，对粘土心墙下箱涵外侧进行水泥粘土浆充填灌浆，灌浆长度为箱涵全段，灌浆孔沿洞顶和两侧洞壁布置3排，孔距0.8m。3.2.3新建进水口控制设施（同重建方案）3.3隧洞方案设计6学海无涯老洞封堵，新开输水隧洞。（1）老洞封堵：自现状输水洞进口处，分别向洞身内和洞身外壁水平方向充填水泥粘土浆进行封堵，直至充填密实后在洞身进口处浇筑钢筋砼塞进行密封。（2）新开隧洞：位置选择在大坝右岸山体，进水口位于现状输水洞进口上游，出水口位于现状输水洞出口闸阀房右

7、侧山坡处，洞身长192m；进口设塔式闸门控制，洞身断面为直墙圆拱型，采用“先拱后墙法”衬砌施工；隧洞纵坡3/1000；出口设消能段与下游河道连接。3.4方案比选对于上述比选的3个方案，主要不同之处在于破坝与否，从而带来对地形及地质适应性、工程施工难易程度、工程除险后安全性及工程投资等方面的差异，方案比选主要针对上述几点进行评价分析，最终选择较为理想的设计方案，比较如下。3.4.1地形及地质情况从地形、地质情况看，重建方案需要破坝，施工在地形上不受限制，坝体开挖后能直观的处理不良的地质情况，但需要高边坡开挖，土石方工程量大。竖井方案工作面狭