宮山嘴水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程方案研究

宮山嘴水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程方案研究

1施工條件1.1洪水、壩壩如何有效發(fā)揮水利工程建設(shè)作用宮山嘴水庫(kù)是大凌河上的大型綜合節(jié)水工程。位于遼寧省建昌縣6公里的宮山嘴市。水庫(kù)于1958年9月開工興建。1960年大壩合攏截流,至1976年7月竣工,2003年又進(jìn)行了除險(xiǎn)加固改造。先后完成的除險(xiǎn)加固工程有主壩、副壩、輸水洞、溢洪道、電站等。水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇,設(shè)計(jì)洪水位為75.05m,相應(yīng)庫(kù)容為10010×104m3;水庫(kù)校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為10000年一遇,校核洪水位為77.95m,相應(yīng)庫(kù)容為12863×104m3;水庫(kù)正常蓄水位為73.70m,相應(yīng)庫(kù)容為8115.2×104m3;水庫(kù)死水位為62.36m,相應(yīng)庫(kù)容為2158×104m3。水庫(kù)主壩為黏土心墻砂殼壩,心墻頂高程為78.1m,壩頂高程為80.10m,防浪墻頂高程為81.40m,壩頂長(zhǎng)為457.5m,壩頂寬為5.5m,最大壩高33.7m。副壩為黏土和粉質(zhì)黏土均質(zhì)壩,長(zhǎng)230.5m,壩頂寬5.5m,高9.1m。本次工程加固的主要任務(wù)是主壩上游部分壩坡和下游壩全部壩坡拆除重建、主壩左壩頭新建回車場(chǎng);第一輸水洞進(jìn)行防滲處理,更換進(jìn)口工作門、檢修門和起閉機(jī)室房屋修繕等;溢洪道下游護(hù)坦部分拆除重建;新建上游碼頭等。1.2建昌縣宮山嘴水庫(kù)位于遼寧省建昌縣宮山嘴鄉(xiāng),距建昌縣城6km。壩下有朝陽(yáng)-青龍公路在大壩下游400m處通過(guò),與右壩頭綏中——青龍公路T字相接,對(duì)外交通十分方便。1.3降水量分布在壩址下游9km處有建昌縣氣象站,根據(jù)30多年的觀測(cè)資料分析氣象條件。年平均降水量為582.5mm,年最大降水量為846.2mm,年最小降水量為406.1mm,年內(nèi)降水量分布極不均勻,50%以上降雨集中在7～8月;多年平均蒸發(fā)量1856.6mm左右;多年平均氣溫8.1℃左右;多年平均風(fēng)速為2～4.3m/s,多年平均最大風(fēng)速為18m/s。1.4空間運(yùn)距10km本工程需要的主要建筑材料鋼筋、水泥、木材從建昌縣購(gòu)買。炸藥由建昌縣公安局供應(yīng),直接運(yùn)輸?shù)焦さ亍Ｆ骄\(yùn)距10km。骨料和塊石等當(dāng)?shù)夭牧蠌慕úh砂石場(chǎng)購(gòu)買合格的級(jí)配料,平均運(yùn)距50km。1.5施工用水、能耗和通信條件施工用水利用水庫(kù)水源。施工供電利用水庫(kù)現(xiàn)有電源。施工通訊利用水庫(kù)現(xiàn)有的通訊線路。1.6施工期間的水文本次工程與水流有關(guān)的工程項(xiàng)目為主壩上游壩坡拆除重建,其施工時(shí)段為第一年汛后至第二年汛前。施工期水文見表1。2施工指南2.1洪水重現(xiàn)期確定宮山嘴水庫(kù)為大Ⅱ型水庫(kù),工程等別為二等,主要建筑物級(jí)別為2級(jí)。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》SL303-2004規(guī)定,相應(yīng)的施工導(dǎo)流建筑物為4級(jí),導(dǎo)流建筑物洪水重現(xiàn)期應(yīng)為20～10a。由于本工程導(dǎo)流建筑物使用期短,壩址以下20km內(nèi)無(wú)重要城鎮(zhèn)、工礦和企業(yè),即使導(dǎo)流建筑物失事也不會(huì)造成巨大損失,因此本工程導(dǎo)流建筑物洪水重現(xiàn)期取下限值,確定為10年一遇。本次工程與水流有關(guān)的工程項(xiàng)目為主壩上游壩坡拆除重建。其施工時(shí)段為第一年汛后至第二年汛前。其導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量為非汛期10年一遇流量71.6m3/s。2.2大溢洪道洞上游壩坡處理高程為70.8m,施工時(shí),水庫(kù)水位必須降至69.0m以下,以保證壩面施工安全。水庫(kù)第一輸水洞進(jìn)口底高程54.0m,洞徑1.6m,最大泄量為20.06m3/s。第二輸水洞進(jìn)口高程較高,泄流量小。溢洪道堰頂高程67.7m,堰頂凈寬108m,設(shè)有9扇12m×6.5m的弧門,最大泄量為6562m3/s。施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)來(lái)水量,由溢洪道下泄。施工中,日常來(lái)水由第一輸水洞下泄。溢洪道泄流能夠保證施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量時(shí)庫(kù)水位在69.0m以下。3主要施工方法3.1主儲(chǔ)水池3.1.1挖掘回車場(chǎng),填筑壩面原上游壩面干砌石護(hù)坡采用人工拆除。人工倒運(yùn)到馬道上后,裝機(jī)動(dòng)翻斗車運(yùn)輸?shù)阶髩晤^,填筑回車場(chǎng)。人工在壩面上斜坡運(yùn)輸,平均運(yùn)距30m。機(jī)動(dòng)翻斗車水平運(yùn)輸,平均運(yùn)距350m。運(yùn)輸路需將馬道臨時(shí)加寬。3.1.2汽車運(yùn)輸運(yùn)輸壩面碎石采用人工拆除。人工倒運(yùn)到馬道上人工裝機(jī)動(dòng)翻斗車運(yùn)輸?shù)綁魏?再用1m3挖掘機(jī)裝10t自卸汽車,由大壩左側(cè)經(jīng)壩下和上壩公路運(yùn)輸?shù)阶髩晤^,填筑回車場(chǎng)。運(yùn)輸路需將馬道臨時(shí)加寬。人工在壩面上斜坡運(yùn)輸,平均運(yùn)距50m。機(jī)動(dòng)翻斗車水平運(yùn)輸,平均運(yùn)距350m。自卸汽車平均運(yùn)距1km以內(nèi)。3.1.3運(yùn)輸坡面運(yùn)輸塊石護(hù)坡采用人工拆除,人工從坡面上倒運(yùn)到壩后,1m3挖掘機(jī)裝10t自卸汽車運(yùn)輸?shù)街鲏伪乘屡嗪駢纹隆Ｈ斯て骄旅孢\(yùn)輸30m。自卸汽車水平運(yùn)輸1km以內(nèi)。3.1.4副壩下游混凝土制備模板、鋼筋在副壩下游平臺(tái)處制作。人工運(yùn)至工作面。預(yù)制塊在副壩下游平臺(tái)處預(yù)制。采用0.4m3拌和機(jī)拌制混凝土。混凝土和石料采用1t機(jī)動(dòng)翻斗車場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸。預(yù)制塊采用10t汽車運(yùn)輸?shù)綁雾?汽車式起重機(jī)吊裝。3.1.5公路上壩公路鋪平外購(gòu)的碎石和塊石料暫時(shí)堆存在下游坡腳下。碎石部分用10t自卸汽車經(jīng)壩下公路到右岸上壩公路,運(yùn)至壩頂,(平均運(yùn)距1km以內(nèi)。)再用人工溜槽坡面上平均運(yùn)50m鋪平。塊石部分用機(jī)動(dòng)翻斗車沿左壩頭壩坡施工道路平均運(yùn)輸350m到馬道上,人工在壩面上平均運(yùn)30m,塊石采用人工砌筑。3.1.6返回車間，土壤回填回車場(chǎng)土石方回填利用拆除的上游風(fēng)化護(hù)坡石和下游碎石護(hù)坡料。少量不足部分,利用碼頭開挖料回填。振動(dòng)碾壓實(shí)。3.1.7瀝青路瀝青混凝土從建昌縣城購(gòu)買。采用3500L瀝青灑布機(jī)攤鋪,12～15t內(nèi)燃?jí)郝窓C(jī)壓實(shí)。3.1.8支撐墻和混凝土地板用0.4m3混凝土拌和機(jī)就近拌制砂漿,人工施工。3.2主水洞施工3.2.1預(yù)防和處理防滲灌漿洞內(nèi)使用手風(fēng)鉆機(jī)鉆孔,采用自上而下、孔口封閉、高壓循環(huán)灌漿。變形伸縮縫和缺陷裂縫處理在洞內(nèi)搭設(shè)腳手架,人工處理。3.2.2砂漿碎石護(hù)坡用0.4m3混凝土拌和機(jī)就近拌制砂漿,人工施工。3.2.3關(guān)閉機(jī)室地板維護(hù)用0.4m3混凝土拌和機(jī)拌制砂漿,人工搭設(shè)腳手架施工。3.2.4工作橋鋼筋混凝土加固用0.4m3混凝土拌和機(jī)在壩頂就近拌制混凝土,人工搭設(shè)腳手架施工。3.3溢流道建設(shè)3.3.1基壩材料保護(hù)在被拆除和被保留混凝土分界線上,用手風(fēng)鉆打一排防震孔,用來(lái)保護(hù)被保留的混凝土。拆除混凝土采用手風(fēng)鉆鉆孔,導(dǎo)爆管硝銨炸藥爆破,靠近保留邊緣的部分用風(fēng)鎬撬挖。開挖棄渣采用1m3挖掘機(jī)裝10t自卸汽車運(yùn)至主壩背水坡培厚壩坡。平均運(yùn)距1.5km。3.3.2壩背水坡下壩厚壩坡土方開挖采用1m3挖掘機(jī)裝10t自卸汽車運(yùn)至主壩背水坡培厚壩坡。平均運(yùn)距1.5km。石方開挖采用手風(fēng)鉆鉆孔爆破,1m3挖掘機(jī)裝10t自卸汽車運(yùn)至主壩背水坡培厚壩坡。平均運(yùn)距1.5km。3.3.3基礎(chǔ)和消耗池混凝土的制備在護(hù)坦和消力池下游用0.4m3拌和機(jī)拌制混凝土,機(jī)動(dòng)翻斗車平均運(yùn)輸100m直接入倉(cāng),人工澆筑。震搗器震搗。3.4上游碼頭3.4.1導(dǎo)爆管硝銨爆破開挖邊界線采取預(yù)裂爆破。采用手風(fēng)鉆鉆孔,導(dǎo)爆管硝銨炸藥爆破。棄渣用1m3挖掘機(jī)裝10t自卸汽車運(yùn)至主壩背水坡培厚壩坡。平均運(yùn)距1.5km。3.4.2混凝土砌塊0.4m3混凝土拌和機(jī)在碼頭附近就近拌制混凝土,人工施工。3.4.3砂漿石樓梯外購(gòu)塊石料暫時(shí)堆存在下游坡腳下,用10t自卸汽車經(jīng)壩下公路到右岸上壩公路,運(yùn)至壩頂,平均運(yùn)距1km以內(nèi)。人工砌筑。3.5金屬結(jié)構(gòu)安裝第一、第二輸水洞的啟閉機(jī)和閘門更新,采用汽車式起重機(jī)在主壩壩頂?shù)跹b。4工程施工及措施為使材料上壩和棄渣運(yùn)輸,需修筑施工臨時(shí)道路如下:(1)主壩上下游馬道加寬:為方便出渣和上料,施工時(shí)將主壩上游70.8m高程和下游61.0m高程馬道各臨時(shí)加寬。上下游共約850m長(zhǎng)。(2)下游坡腳和壩下游左、右側(cè)的材料臨時(shí)運(yùn)輸?shù)缆?共約1000m長(zhǎng)。(3)溢洪道出渣路:在溢洪道左導(dǎo)墻內(nèi)側(cè),鋪筑施工道路,長(zhǎng)度約350m。(4)壩頂路面恢復(fù):工程結(jié)束后,將施工破環(huán)的主副壩壩頂路面恢復(fù)。長(zhǎng)度為700m。5廠、預(yù)制件廠和內(nèi)部顯著資本投入施工臨時(shí)工程盡量布置在水庫(kù)管理用地之內(nèi)。鋼筋、模板加工廠、預(yù)制件廠和庫(kù)房設(shè)在副壩下游、管理局墻外;砂石等外購(gòu)材料堆放場(chǎng)設(shè)在主壩下游坡腳下;主壩混凝土拌制在左壩頭回車場(chǎng);溢洪道和輸水洞的混凝土、砂漿和灌漿液采用就近拌制。6地球平衡本工程的開挖拆除料,除填筑左壩頭回車場(chǎng)外,其余均培厚主壩背水坡。土石方平衡情況,見表2。7邊坡保護(hù)施工時(shí)期本工程從第一年8月初開始施工準(zhǔn)備,第一年9月正式開工,第二年9月結(jié)束。冬季12、1、2月不施工,施工總工期為14個(gè)月。第一年8～9月中旬施工準(zhǔn)備。9月中旬前應(yīng)將庫(kù)水位放到69.0m高程以下。主壩施工工期:第一年9月,拆除主壩下游護(hù)坡;第一年9月中旬至第一年11月中旬,拆除主壩上游護(hù)坡。同時(shí)填筑左壩頭回車場(chǎng)。第二年3月中旬至6月中旬,施工上游混凝土護(hù)坡。第二年6月初至8月末,修筑下游護(hù)坡。第二年8月,鋪筑回車場(chǎng)路面。墻體理石貼面、主壩左壩頭回車場(chǎng)警衛(wèi)室在第二年6、7月份施工。輸水洞施工工期:第一年9月中旬至第一年10月末,進(jìn)行第一輸水洞防滲處理。第一年10、