寶雞峽渠首加壩加閘工程防洪分析

寶雞峽渠首加壩加閘工程防洪分析

1回采過(guò)程地層和巖石學(xué)特征寶雞峽谷渠道第一個(gè)加水口工程位于寶雞以西11公里的寶雞峽谷出口。該工程部根據(jù)現(xiàn)有重力漿砌石壩進(jìn)行了擴(kuò)建和擴(kuò)建。整個(gè)工程由水庫(kù)和水庫(kù)后水庫(kù)組成。灌溉。樞紐工程等級(jí)為三等中型工程,壩后電站為小(2)型5等,工程區(qū)基本地震烈度為7度。水庫(kù)總庫(kù)容5000萬(wàn)m3,有效庫(kù)容3800萬(wàn)m3,年調(diào)節(jié)蓄水量0.8億m3。水庫(kù)正常蓄水位636.00m,設(shè)計(jì)洪水位625.10m,校核洪水位634.20m,汛期限制水位630.00m。由于新建閘壩樞紐設(shè)有灌溉引水口,加閘工程完建后原有灌溉引水洞將廢棄封堵。加閘工程壩址位于寶雞峽峽谷出口處,系“U”型峽谷末端,壩區(qū)分布的巖層有下第三系沉積巖和第四系松散堆積物。沉積巖巖性為砂礫巖,肉紅色,粗粒結(jié)構(gòu),膠結(jié)物為鈣質(zhì)和泥質(zhì)。巖體風(fēng)化程度輕,左岸弱風(fēng)化層厚度2m,右岸10m左右,其余均為微風(fēng)化,巖體完整。在壩址兩岸岸坡和河床上分布著第四系松散堆積物,有上更新統(tǒng)風(fēng)坡積層,全新統(tǒng)沖積層,全新統(tǒng)坡積層,全新統(tǒng)沖積層和全新統(tǒng)人工堆積等。2心線局限性結(jié)合關(guān)系設(shè)計(jì)的洪水洞設(shè)計(jì)灌溉引水洞位于大壩左岸,引水洞進(jìn)口距壩軸線37.5m,洞長(zhǎng)138.0m,其上方為隴海鐵路,洞頂?shù)陀阼F路隧洞洞底33.83m,灌溉孔中心線與隴海鐵路中心線的最短水平距離16m。引水洞斷面城門洞形,洞底寬5.0m,洞高5.2m,設(shè)計(jì)引水流量為70m3/s。引水洞進(jìn)口底高程為606.00m,出口底高程為605.90m。引水洞側(cè)壁和底部用80#水泥砂漿砌片石襯砌,并用2cm厚的80#水泥砂漿抹面;洞頂半圓拱用90#混凝土襯砌,引水洞出口30m長(zhǎng)的巖石風(fēng)化段,采用110#混凝土襯砌。引水洞襯砌時(shí),預(yù)留有灌漿孔,襯砌完成后進(jìn)行了壓力灌漿。3灌溉3.1擋水口堵頭根據(jù)寶雞峽渠首加壩加閘工程總體設(shè)計(jì)方案,灌溉引水洞在樞紐工程建成后須進(jìn)行封堵,堵頭與大壩共同承擔(dān)擋水任務(wù),成為工程主體的一部分,為永久建筑物。因此,堵頭按樞紐建筑物的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì),即按50年一遇洪水設(shè)計(jì),500年一遇洪水校核,建筑物等級(jí)為3級(jí)。3.2洞頂及側(cè)壁襯砌堵頭設(shè)計(jì)全長(zhǎng)9.0m,堵頭起始斷面距灌溉引水洞進(jìn)口53m。灌溉引水洞洞頂及側(cè)壁襯砌厚度(0.4m)較薄,強(qiáng)度較低,封堵設(shè)計(jì)將堵頭段原引水洞襯砌全部拆除,堵頭橫斷面亦為城門洞形,底寬5.8m,高6.0m。堵頭采用C20低熱微膨脹大壩水泥混凝土,混凝土抗?jié)B等級(jí)W6,抗凍等級(jí)F150。3.3隔離穩(wěn)定計(jì)算3.3.1滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算堵頭穩(wěn)定計(jì)算參照《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)》(SDJ21-78),采用修正的抗剪斷強(qiáng)度公式K′=(f′×W+c′×A×α)/P式中K′——按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù);f′——混凝土與巖石或混凝土與混凝土之間的摩擦系數(shù);c′——混凝土與巖石或混凝土與混凝土之間的凝聚力,t/m2;A——混凝土與巖石或混凝土與混凝土滑動(dòng)接觸面面積,m2;α——混凝土與巖石或混凝土與混凝土滑動(dòng)接觸面有效面積系數(shù);W——沿滑動(dòng)接觸面垂直方向上的分力,包括自重、揚(yáng)壓力、頂部水壓力等,t;P——作用于堵頭上的水平推力,包括水壓力和泥沙壓力,t。3.3.2材料間抗剪斷速率和凝聚力根據(jù)地質(zhì)資料堵頭周圍砂礫巖巖體完整,無(wú)大的斷層、裂隙構(gòu)造面,因此穩(wěn)定計(jì)算不考慮堵頭沿構(gòu)造面的滑動(dòng)破壞。穩(wěn)定計(jì)算考慮堵頭可能發(fā)生的破壞,破壞形式主要有有以下3種情況:(1)堵頭混凝土與巖石之間剪斷破壞;(2)堵頭內(nèi)部混凝土與混凝土之間剪斷破壞;(3)巖石與巖石之間剪斷破壞。以上3種情況下材料之間的抗剪斷摩擦系數(shù)和凝聚力的建議值如表1。由表1可以看出,第1種情況抗剪斷摩擦系數(shù)和凝聚力值最小,在受力相同條件下對(duì)堵頭穩(wěn)定最為不利,故將其作為控制條件來(lái)計(jì)算堵頭的抗滑穩(wěn)定。3.3.3抗剪斷強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)《寶雞峽渠首加壩加閘工程地質(zhì)勘察報(bào)告》,混凝土與巖石或混凝土與混凝土之間的摩擦系數(shù)f′取0.8,混凝土與巖石或混凝土與混凝土之間的凝聚力c′取50t/m2。按《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)》(SDJ21-78)的規(guī)定,抗剪斷強(qiáng)度安全系數(shù)K′在基本荷載組合情況下取3.0;特殊荷載組合(1)情況下取2.5,特殊荷載組合(2)情況下取2.3?；炷寥葜?2.4t/m3庫(kù)水容重:1.05t/m3泥沙浮容重:0.78t/m3泥沙的內(nèi)摩擦角:14°混凝土與巖石或混凝土與混凝土滑動(dòng)接觸面有效面積系數(shù)α的取值:考慮到堵頭頂面與圍巖接觸面粘結(jié)難以保證,堵頭側(cè)面與圍巖接觸面粘結(jié)較差,因此在堵頭底面α=1.0,堵頭兩個(gè)側(cè)面α=0.5,堵頭頂面α=0。3.3.4不同荷載組合時(shí)的抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算因正常蓄水位636.00m高于設(shè)計(jì)洪水位625.10m,基本荷載組合時(shí)設(shè)計(jì)水位只考慮正常蓄水位情況。堵頭抗滑穩(wěn)定計(jì)算三種荷載組合時(shí)的工況和計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K′如表2。以上3種工況下所計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范的規(guī)定值,堵頭的抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。4灌漿孔布置為了提高引水洞堵頭段圍巖的穩(wěn)定和完整性,降低吸水率,加強(qiáng)防滲效果。固結(jié)灌漿孔前后共布置3排,灌漿孔梅花形布置,排距3.0m,孔距1.5m,沿洞周環(huán)向布置,徑向孔深10m,每排14孔,共42孔,灌漿總進(jìn)尺420m。固結(jié)灌漿在引水洞堵頭段襯砌拆除前進(jìn)行,灌漿壓力0.2～0.4MPa。5止堵頭混凝土與巖體間滲流量過(guò)大的處理堵頭和圍巖接觸面之間盡可能可靠的粘結(jié),防止堵頭混凝土與巖體間產(chǎn)生裂縫而產(chǎn)生滲漏通道,這是堵頭的薄弱環(huán)節(jié),是堵頭抗滑穩(wěn)定的關(guān)鍵所在,為此,采取以下措施對(duì)其進(jìn)行處理。5.1m處設(shè)置銅片止水由于堵頭混凝土的收縮,在堵頭和圍巖接觸面將形成收縮縫而產(chǎn)生滲漏通道,為此在距堵頭上游面1.0m處設(shè)置一道銅片止水,止水銅片展開(kāi)寬度800mm,厚度為1.5mm。在埋設(shè)止水銅片時(shí)需先在止水周圍巖體距上人工鑿一開(kāi)口寬1.5m,底寬0.5m,深0.5m的梯形槽,然后在梯形槽內(nèi)澆筑C20微膨脹水泥混凝土,同時(shí)將一半止水銅片伸入梯形槽混凝土內(nèi),另一半伸入堵頭混凝土內(nèi)。5.2灌漿灌漿高度10.5mpa為了防止堵頭混凝土和圍巖接觸面形成的收縮縫產(chǎn)生滲漏,對(duì)堵頭兩側(cè)及頂部與巖石接觸面進(jìn)行接縫灌漿,接縫灌漿總面積138m2,接縫灌漿壓力0.3～0.5MPa。接縫灌漿上游側(cè)的止?jié){片利用止水銅片,下游側(cè)的止?jié){片埋設(shè)在距離堵頭下游面0.5m處。止?jié){片埋設(shè)前需鑿?fù)陂_(kāi)口寬0.4m,底寬0.2m,深0.2m的梯形槽,一半止?jié){片伸入梯形槽混凝土內(nèi),另一半伸入堵頭混凝土內(nèi)。5.3錨筋的布置為加強(qiáng)堵頭混凝土與圍巖之間的粘結(jié),在堵頭周圍巖體上布設(shè)ue001φ25錨筋,錨筋排距1.5m,間距1.5m,梅花形布置,錨筋長(zhǎng)3.0m,伸入巖體2.0m,埋入混凝土1.0m,錨筋共布設(shè)6排,每6排13根。6排水孔和花草洞水庫(kù)蓄水后,巖體內(nèi)的水壓力增加,對(duì)未封堵段引水