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关键词:水利水电;勘察设计;工程建设;测绘
自改革开放以来,水利水电工程建设在我国社会发展中占据的地位越来越重,在水利水电工程建设过程中必须要做好地质勘察,水文地质勘察是最重要的环节,很多水文地质问题容易被工程人员忽视,水文地质和水利水电工程之间的关系十分密切,而且相互之间会产生一定的作用和影响,尤其是对工程项目的耐久性、使用寿命等,都会产生直接影响。因此在水利水电工程建设过程中必须要加强勘察设计,对各种测绘技术进行应用,从而提高水文地质勘察水平,为水利水电工程建设提供准确、真实的数据信息。
1水利水电工程给勘察概述
水利水电工程勘察是对地质、地层、水文情况进行了解的重要过程,在地质勘察过程中,勘察人员必须要具备专业的知识技能,一方面是对地质学有一定的了解,另一方面要对测绘技术有研究。在水利水电工程勘察过程中,测绘过程应该要完成对水利水电工程勘察项目中的各种地质情况的勘测,并且将测绘得到的数据反映出来,为工程项目提供相应的施工方案和信息。水利水电工程勘察项目的技术要求较高,而且在勘察过程中具有一定的难度。当前我国经济建设水平不断提高,水利水电工程项目越来越多,工程项目质量受到外界地质因素的影响较大,尤其是在一些地质条件不太好的地区,水文地质对水利水电工程的影响很大。针对水利水电工程项目而言,在进行工程勘察时,应该要重视工程周围的水文情况,尤其是地下水的埋藏情况,在调查的过程中,应该要对调查的重点进行明确,比如要设置必要的调查指标体系,要弄清地下水的类型、补给、排泄条件、地下水位、水位的变化规律等,从而对工程选址地区的水文地质条件进行了解,为水利水电工程项目施工提供准确的支持。对于一些涉及到基坑的工程项目,还应该要做抽水和压水的试验,要调查土层的渗透性情况,对地下水可能出现的突涌、流沙等潜在的威胁要进行分析,然后制定相应的施工方案,提高水利水电工程项目施工质量。
2水利水电工程勘察设计存在的问题和对策
2.1水利水电工程勘察设计存在的问题
(1)未充分勘察就进行设计。水利水电工程勘察设计是工程施工的前提,在当前水利水电工程建设过程中存在的一个严重问题是对工程项目的勘察力度不顾,没有进行全面勘察就开始项目设计,导致水利水电工程项目设计与实际情况之间的差距较大,设计不合理。(2)勘察技术精确度不高。水利水电工程勘察设计对勘察技术有着较严格的要求,必须要按照水利水电工程勘察设计的标准和要求进行勘察、测绘,但是当前有的勘察人员的综合能力水平不高,技术相对落后,加上有的水利水电工程比较隐蔽,勘察难度较大,因此勘察结果精度不高,有的数据不真实,对水利水电工程施工带来影响。(3)水利水电工程总体设计有盲目性。在水利水电工程项目建设过程中,有的工程项目设计人员对工程的实际情况了解不够,在设计的时候凭借经验进行设计,或者完全依赖于水利水电工程勘察结果,没有对工程进行进一步分析,忽视了水利水电工程建设过程中最重要的“因地制宜”的因素,对水利水电工程整体质量造成影响。
2.2水利水电工程勘察设计策略
(1)提高水利水电工程勘察及设计能力。勘察是水利水电工程建设的重要基础性工作,是为水利水电工程提供信息、资源的基础,在勘察过程中,要不断强化勘察人员的技术能力,勘察人员要掌握水利水电工程勘察工作的技术标准,按照相应地要求和规范进行工程勘察,确保数据的准确性。在当前时代背景下,要加强对各种勘察仪器的充分利用,切忌墨守成规,借助各种新型仪器设备提高水利水电工程勘察质量和精度。(2)根据实际情况进行勘察设计。在水利水电工程施工过程中,很多质量问题都是来自于设计不合理,而设计不合理又与水利水电工程勘察有关,由于勘察不准确而导致设计中的参数出现偏差、地基处理不当等。对此,在勘察设计过程中,必须要深入到水利水电工程项目选址地区进行实地考察,尤其是要针对各种细节问题进行处理,在保障安全系数符合标准的前提下实事求是地根据实际情况进行设计,提高勘察数据的准确性,为水利水电工程建设提供充足的数据支持。(3)严格按照水利水电工程勘察设计标准进行设计。在水利水电工程勘察设计过程中要严格按照设计标准实行设计,首先要对水利水电工程周边的建筑物进行等级分类,相关建筑物应根据规定采用一定的防洪标准,确保建筑物达到规范内发生自然灾害时能保证其安全。同时,要对水利水电工程项目的质量标准进行设计,确保水利水电工程项目满足质量要求,减少安全隐患。(4)应该要加强对工程地质勘察活动的规范化管理,尤其是要加强对工程地质勘察技术的学习,要对勘察工作的目的、任务、评价等进行规定,工程勘察人员要了解工程勘察项目的具体内容,要将水文地质的勘察纳入到工程地质勘察过程中,提高地质勘察水平。
3结语
综上所述,水利水电工程勘察设计是工程建设的基础,随着水利行业的不断发展,水利水电工程项目越来越多,在项目勘察设计过程中,要把握严格的勘察设计标准,对水利水电工程勘察设计过程中的问题进行解决,提高勘察结果的准确性。
参考文献:
[1]马金兰.试论水利水电工程勘察设计存在的问题与对策[J].农家科技旬刊,2013(06).
[2]王东,林立.试论水利水电工程勘察设计中存在的问题及对策[J].建筑工程技术与设计,2015(27).
【关键词】防渗处理;水利水电工程;施工技术应用
近年来,随着社会经济的发展,水利工程数量不断增加,规模也逐渐扩大。水利工程施工技术的革新在防渗处理技术方面提出了更高的要求。我国很多旧有的水利水电工程经过多年运行,也都不同程度的存在着防洪标准低、坝体渗漏等病险问题。因此对这些病险进行除险加固,加强防渗处理,对水利水电工程来说具有十分重要的现实意义。
1、加强防渗处理对水利水电工程的重要性
防渗处理施工质量对水利水电工程质量的优劣以及功能的发挥具有直接的影响,不论何种类型的水利水电工程,防渗处理施工质量都是十分重要的。防渗质量、工程的稳定性、抗震参数是衡量一个水利水电工程质量和性能的三个重要指标。很多水利水电工程经过时间的推移,都容易出现诸如滑坡、开裂、渗透破坏等问题,其中以渗透破坏最为常见。当水利水电工程出现渗漏问题时,要及时采取措施处理解决,如果没有及时处理渗漏问题,不仅会对水利工程企业造成经济损失,而且还会造成极其恶劣的社会影响,更有甚者,会给人民的生命财产安全造成严重损失。因此,必须要加强水利水电工程中的防渗处理工作,提高水利水电工程的防渗施工质量,这不仅可以达到节约水资源、提高水利水电工程项目的稳定性的目的,而且还能够有效的延长水利水电工程项目使用时间,保证水利水电工程持续的发挥经济、社会效益。
2、水利水电工程中出现渗漏的原因探析
明确出现问题的原因是解决问题的首要步骤。在探讨加强防渗处理施工技术应用对策之前,要首先明确水利水电工程渗漏的原因。最常见的渗漏原因是由于水利水电工程的砌体和岩体堤坝处理不当形成裂缝而导致的,砌体和岩体堤坝的裂缝程度轻的会影响工程外观,严重的会产生渗漏问题,如果没有及时处理,极有可能会引起溃堤、溃坝,造成十分恶劣的影响。另外,清基不彻底、工程荷载过大、施工工艺落后或者存在问题以及外界环境的影响等,也是导致水利水电工程渗漏的主要原因。
3、水利水电工程中加强防渗处理施工技术应用的对策和措施
3.1结合水利水电工程实际情况采取综合防渗处理技术
不同的水利水电工程,由于建设环境、性质用途、施工设计等因素不同,在防渗处理方面采取措施也不同,并且防渗处理技术的类型较多,每一个水利水电工程都有不同的防渗重点,因此,在实际工作中,要结合水利水电工程的实际情况,选择针对性强的防渗处理技术。
3.1.1 防渗墙处理技术
防渗墙技术是水利水电工程中最常用的防渗处理技术之一,在我国水利水电工程上已有几十年的应用历史,积累了很多经验。防渗墙技术既具有墙体厚度小、耐久性高和柔韧性强的优势,比较适合作为坝身和坝基的防渗措施。而且经济造价比较低,能够较好的节约工程成本。多头深层搅拌水泥防渗墙技术和锯槽防渗墙技术是目前普遍采用的两种防渗技术。首先,多头深层搅拌水泥防渗墙技术在当前水利水电防渗施工中的应用范围十分广泛,这种技术最大的优势能够运用多头深层搅拌桩机将大量的泥浆和土体进行混合、搅拌,一次性的形成天然水泥土桩,进而在这些天然水泥土桩中形成防渗墙。多头深层搅拌水泥挡土墙技术具有施工操作简单、防渗性能好、土体厚度高以及工程造价低等优势,而且不论是淤泥施工环境还是粘土施工环境都能够取得良好的施工效果,当前被广泛的应用在水利水电防渗施工当中。其次,锯槽防渗墙技术也是水利工程常用的一种防渗技术,其施工就相对复杂一些。锯槽机是一种地下连续防渗墙成槽设备,要在详细定位导孔的基础上设定锯槽机刀杆参数,然后运用锯槽机以导孔为突破口进行土体切割,在土体切割的同时将被切割的土地运送出来并进行泥浆喷射,最终形成泥浆护壁。一般来说,锯槽机的切割时速为0.85米/小时―1.56米/小时,最终形成的泥浆护壁厚度大约为20厘米到30厘米。
3.1.2 高压喷射灌浆防渗处理技术
高压喷射灌浆防渗技术是运用高压浆液或者是高压水形成高速喷射流束,将水泥基质填冲进切割的土体中,进而形成一种新型的板状凝结体来提高水利水电工程防渗能力的一种技术。高压喷射灌浆防渗处理技术比较复杂,要对技术应用的各个阶段都给与足够的重视。首先,在施工准备阶段,要准备好必须的施工工具和相应的施工材料,如空气压缩机、无结块、浓度适宜的水泥等。其次,在技术应用过程中,要保证场地的平整,确保排水沟、钻机定位等工作都按照严格的施工要求顺利开展,这样才能够保证高压喷射灌浆的过程中水灰与浆液之间配比合理,提高防渗参数。最后,当灌浆结束之后,为了避免水泥固结带来的也口下沉现象造成防渗性能见底,要对喷孔进行系统的镇压灌浆,这样才能够确保防渗处理施工的有效性。另外,在运用高压喷射灌浆技术时,要在工程局部地区实验高压喷射灌浆工艺,然后按照事前确定的布孔模式、旋转速度等进行逐步施工,在技术应用过程中严格各项施工工艺操作标准,保证施工质量。高压喷射灌浆防渗技术工效高,造价低,搭接防渗的效果也比较好。
3.1.3 卵砾石层防渗帷幕灌浆方法
卵砾石层防渗帷幕灌浆方法主要在卵砾石层水利工程施工中运用,这种灌浆施工方法比较难以形成钻孔,需要采用套阀式、循环式钻灌阀等方式进行灌浆。卵砾石层的地质施工环境比较复杂,很多时候无法掌握浆液的填充范围,为了达到水利水电工程的施工标准,卵砾石层的灌浆孔至少要保证3排。在我国目前的水利水电工程施工中,这种防渗处理方式很少用到,一般是将其作为一种灌浆勘测手段,或者是渗漏部分的灌浆修补措施来运用。
3.2 加强防渗材料的防渗处理
除了运用合理的防渗处理技术进行水利水电工程防渗施工以外,还要加强对防渗材料的防渗处理,这样也能够取得较好的防渗效果。例如复合土工膜是最常见的一种防渗材料,这种由多种物质合成的材料具有质量轻、造价低、延伸性强以及耐老化强度高等优势。对防渗材料的防渗处理首先要加强材料接缝质量的检测工作,结合水利水电工程的实际情况,对防渗材料的类型、性能和相关参数进行检测,确保防渗材料的完整性和有效性。其次,确定防渗材料与防渗体之间的接缝方式是否合理,这是水利水电防渗工程施工成败的关键,不仅要紧闭防渗材料与防渗体之间的接头,而且要做好接头的止水工作。最后,要做好防渗材料的防护措施,精心设计防渗材料的保护层,避免因防渗材料破坏产生漏水现象,对整个水利水电工程的防渗性能造成恶劣的影响。
结束语
水利水电工程的防渗性能对整个工程的正常稳定运行具有十分重要的意义,在当前水利水电工程大力建设的今天,探讨水利水电工程的防渗施工技术具有十分重要的意义。在实际施工过程中,首先要对工程渗漏的原因进行分析和明确,然后结合水利水电工程的施工环境、工程性能和工程设计等因素,选择适合的防渗施工技术进行防渗施工,并且在施工过程中严格施工标准。此外,还要注重防渗材料的防渗处理工作,最大程度的保证防渗施工质量,为水利水电工程的质量提供可靠保障。
参考文献
[1]陈鹏.防渗处理施工技术在水利工程中的具体应用[J].江西建材,2014,(15)
[2]孙述彬.防渗处理施工技术在水利工程中的应用[J].江苏建材,2014,(3)
关键词:尾矿库 水库 防洪设计
尾矿库和水库因坝体高,所蓄势能巨大,一旦溃坝失事,短时间内溃坝流量将比坝址处设计洪峰流量大数百倍下泄,对下游居民或生命、财产构成极其严重的危害,因此历来是国家防汛工作的重点之处。在《防洪标准》(GB50201-94)中,适用的防洪保护对象包括城市、乡村、工矿企业、交通运输设施、水利水电工程、动力设备、通讯设施、文物古迹、旅游设施等方方面面,工矿企业中的尾矿库和水利水电工程中的水库的防洪标准远高于城市、乡村及其它各行业的防洪标准。
我国尾矿库的防洪设计,数十年来均采用水库的防洪设计方法,但是尾矿库与水库相比又有许多较大的区别,为了探索适合尾矿库的防洪设计方法,必须认真总结水库和尾矿库的特点,进行必要的对比分析。
一、尾矿库、水库防洪设计的共同点
尾矿库、水库防洪设计的共同点有:都有国家统一规定的库、库构筑物的等别标准和提等条件;都有不同等别库构筑物必须执行的防洪标准、包括洪水标准和防洪安全标准;都有相同的设计洪水的依据:《水利水电工程设计洪水计算规范》简称《洪水规范》(SL44-2002);设计工况都分为正常工况、洪水工况和特殊工况三种情况;都必须根据设计洪水的洪峰流量、洪水过程线和时段洪水总量,结合排洪系统结构断面和讯限水利以上的调洪库容曲线进行调洪演算,确定最高洪水位、最大泄流量、泄流过程线及排洪系统结构断面的最大流速;洪水计算一般以库址为准进行计算,当进库后产流、汇流条件明显改变时,应以入库洪水为准;可根据运行调度需要,科学合理划分分期洪水,水库可以更多地调蓄水资源;尾矿库可以在讯后蓄水和冰下放矿;都要在库、库构筑物设置安全、环保监测设施、并建立相应管理制度;任何大坝都不可能绝对安全,都要根据失事的可能,编制《防洪应急预案》,并规定强制性实施办法;都必须经过国家有关部门安全、环保审查、批准程序。
二、尾矿库与水库防洪设计的差异
尾矿库与水库防洪设计的差异性主要体现在以下几个方面:
(1)建设目的不同:尾矿库为工矿企业安全、环保、经济合理地堆存选冶废弃物;水库为水利水电工程安全、环保、经济合理地调蓄利用水资源,以满足供水灌溉、防洪、防涝、发电、航运等方面的要求;
(2)汇水面积不同:水库为发挥最大的经济利益,要求拟选坝址汇水面积尽可能大些,甚至将流域外径流引入库内;尾矿库则在满足尾矿堆存的前提下,坝址上游汇水面积尽可能小些,必要时在库尾或库周设置拦、截洪设施,将洪水截止库外,以利减轻库内调洪压力,减少水利的污染;
(3)汇流条件不同:水库汇水面积大、流域长度长,径流大多是部分汇流条件, ,河槽汇流明显、汇流时间较长,一般在数小时以上;尾矿库汇水面积小, ,以坡面汇流为主,汇流时间短,一般在1小时以下,甚至仅数分钟;
(4)设计组合不同:《防洪规范》规定:“水库防洪标准可采用设计、校核二级标准,也可采用设计一般标准”。根据暴雨、强风 、地震等稀遇概率事件不相叠加的原则,水库采用设计与校核二级组合是合理的。我国尾矿库绝大多数采用尾矿上游法堆坝,尾矿沉积滩坡度通常在0.5~3.0%之间,洪水在滩面平均水深甚浅,风雍水面高度和波浪爬高均可以忽略不计,因此,尾矿库采用设计一级防洪标准也是合理的。
(5)防洪安全基点不同:水库坝无论是重力坝还是碾压土石坝,都允许在坝顶上游侧设置防浪墙。尾矿库采用尾矿上游式堆坝时,加高子坝往往采用坝前区尾砂堆筑而成,子坝体型较小,坝坡较陡,且少有碾压,为防止渗透破坏,风浪淘刷,故正常情况下不允许子坝挡水,防洪安全基准点以尾矿沉积滩顶最低点为准
(6)汛限水位和正常水位不同:水库汛限水位是指为确保水库在设计洪水情况下的防洪安全,在汛前严格限制的最高水位;尾矿库正常水位是指尾矿库为满足尾矿澄清水回水或外排时,水质要求的正常工作水位。水库建成后,汛限水位m可联动调节,但年年如此;尾矿库因尾砂不断冲积,干滩长度延伸,澄清距离和澄清水日渐减少而促使正常水位节节上升。
(7)调洪库容不同:水库建成后,汛限水位以上的调洪库容曲线(H~V)基本不变,即使库岸坍塌或滑坡,亦主要影响死库容,黄土高原地区的水库,入库泥沙量大,也仅在运行中,后期对调洪库容有一定影响;尾矿库的调洪库容受尾矿沉积滩和干滩长度的影响极大,故必须对实际运行中的防洪高度和调洪库容进行复核。必要时停产或降低排放水质甚至改建排洪系统,也要确保防洪高度。
(8)库的分期不同:水库的施工期和使用期以库水位是否蓄至设计汛限水位为标志。尾矿库的运行分期以尾矿堆积至工程等别特征标高为标志。原《尾矿规范》将尾矿库运行划分为前期和中、后期,前期为尾矿库启用后的头3-5年,并降低相应等别的洪水标准。是不妥的。违反了严格按工程等别确定洪水标准的原则。
(9)排洪系统布置不同:水库的排洪系统进水口大多布置在主坝附近或分水岭垭口处,还设有应急溢洪道以应付超标准洪水。尾矿库采用上游式尾矿堆积坝,排洪系统进水口大多布置在库尾,随尾矿堆积而升高,排洪井塔进水口因澄清距离太近而采用多座井塔排洪。排洪系统无论排水管还是隧洞,沿线承受较大的尾矿渗流水压力。
关键词:水利工程 除险 加固
中图分类号:TV 文献标识码: A
正文:
1.工程基本情况
某水库是一座以蓄水灌溉为主,兼顾养殖、防洪等综合效益的小(2)型水库。水库设计灌溉面积 6.67hm2,保护农田面积 33.33 hm2,保护下游人口 600 人。 大坝现状坝顶宽 3.7~4.2 m,最大坝高 15.25 m。 水库原设计正常蓄水位 226.70 m,相应库容 12 万 m3,设计洪水位 229.95 m,相应库容 19.9 万 m3,校核洪水位 230.95m,相应库容 22.8 万 m3。 根据《防洪标准》(GB50201—94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准 》(SL252—2000)的规定,工程规模属小 (2)型 ,工程等别为Ⅴ等 ,大坝、溢洪道、输水隧洞等主要建筑物级别为 5 级,其它次要建筑物级别为 5 级。
库区地层岩性主要是震旦系变质岩,受地质构造及风化营力的影响,岩体风化厚度变化较大。 库区周边山体雄厚,无深切河谷,地下分水岭均高于水库正常蓄水位,水库无渗漏之虞。坝基出露岩性为震旦系变质岩,岩体表层呈强风化状。 坝轴线处两岸坝基岩体上部呈强风化,岩体具一定透水性,两岸存在坝基和绕坝渗漏问题;河床段坝基表层基岩呈强风化,亦存在坝基渗漏问题。
2 工程存在的主要问题
根据现场勘查以及安全鉴定报告,该工程存在的主要问题:坝基出露岩体表层呈强风化状,心墙土渗透系数大于 1×10-5cm/s、碾压质量差,下游坝脚渗漏严重,大坝存在坝基、坝体渗漏问题;经复核,大坝下游边坡稳定不满足规范要求;大坝上游坝坡护坡块石风化破碎,下游坝坡无护坡;排水棱体被土体掩埋,排水反滤失效;坝下涵管裂缝,漏水严重,出口有漏水现象;经复核,溢洪道泄流能力不足;溢洪道浆砌石底板水泥砂浆老化,裂缝较多,冲刷严重;左侧浆砌石边墙破损严重,出口无消能防冲设施;进口段左右岸山坡较高陡,左岸边坡稳定性较差。
3 除险加固方法的选用原则
确定土石坝加固方法应根据工程病害的具体情况对几种加固方法进行技术、经济、施工等各方面的比较,选择技术上可靠,经济上合理,且能满足施工要求的除险加固方法。土坝存在的问题,大致可以分为两大类:防洪标准低和工程质量差。 为了提高病险水库的防洪标准,从除险加固措施来看,主要有:①适当加高大坝,增加调蓄能力;②加大泄洪设施,增加泄洪量;③适当加高大坝与扩大泄洪量并举。本工程采用了加宽溢洪道增加泄洪量加固措施。对于工程质量差问题,如本工程的防渗心墙、溢洪道边墙及坝下涵管等,则根据具体情况进行修补、拆除重建或封堵等加固措施。
4 工程除险加固设计
4 . 1除险加固后的工程规模与建筑物级别
本次除险加固后水库总库容为 20.3 万 m3,设计灌溉面积为 6.67 hm2。 根据《防洪标准》(GB50201-94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定,该水库属小(2)型水库,加固后该水库死水位为 218.70 m,正常蓄水位为 226.70 m,设计洪水位为 229.35 m,校核洪水位为 230.10 m。 工程等别为Ⅴ等。 大坝、溢洪道、灌溉引水系统建筑物级别为 5 级;临时建筑物为 5 级。 防洪标准采用 20 年一遇洪水设计,200 年一遇洪水标准校核。
4 . 2 大坝加固设计
4 .2 .1 大坝现状复核
根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)规定,分别计算坝顶超高。 坝超高按下式计算:Y=R5%+e+A
计算成果见表 1。
表1该水库大坝坝顶超高计算成果表
由表 1 可知,大坝坝顶超高不满足防洪标准,此次加固设计不采用加高坝体的处理方式,而是采用增加泄洪量来解决防洪问题。根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274—2001)的规定,大坝坝坡稳定计算所采用的抗剪强度指标取试验资料整理所得的小值平均值,稳定渗流期,采用有效应力法计算坝坡稳定最小安全系数;库水位降落期应分别采用有效力法和总应力法计算坝坡稳定最小安全系数。 计算成果见表 2。
表2该水库坝坡稳定计算成果表
可知大坝上游坝坡抗滑稳定安全系数均满足规范要求,下游坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求。
4 .2 .2大坝加固设计
为提高坝体、坝基防渗性能和降低坝体浸润线,沿大坝迎水面增设粘土防渗斜墙。 新增粘土斜墙断面根据大坝渗流和稳定试算结果并结合大坝坝顶结构改造综合拟定。 斜墙外坡 1∶2.75,内坡为 1∶2.3。 在斜墙底部设置粘土截水齿槽,齿槽底宽 3.0 m,齿槽底高程 213.20m,同时保证能嵌入强风化下限 0.5 m,齿槽上、下游开挖边坡均为 1∶1.0。上游坡坝坡表层松散土层呈阶梯状开挖至密实土层,外坡按 1∶2.75 的坡度整坡,内坡按 1∶2.3 控制,回填粘土,分层碾压,粘土斜墙施工完验收合格后,再在坡面铺设 C15 砼预制块护坡,砼预制块下铺设 0.15 m 厚砂砾石垫层,砼预制块为边长为 0.3 m 的正六边形,厚0.10 m。下游坡按 1∶2.2 的坡度整坡后进行草皮护坡,并结合绿化、美化要求进行布置。坝顶路面采用泥结石路面,厚 20 cm,下铺 20 cm厚砂垫层,坝顶面向下游倾斜,坡度为 1%。原排水体在大坝下游整坡培厚时已经被掩埋,目前下游坝脚处建有一浆砌石挡墙,排水反滤失效。 本次加固设计拆除下游挡土墙,新建排水棱体,棱体顶宽 1.5m,下游边坡 1∶1.5,上游边坡 1∶1.0,棱体设反滤层。
4 . 3引水系统加固设计
针对坝下涵管存在裂缝,漏水严重,危及坝体安全,及连接滚球的钢丝绳生锈严重,起闭困难等问题,现拟将左侧坝下涵管封堵,在右岸新建灌溉引水隧洞,进水口采用斜卧管控制放水,隧洞出口接渡槽引至排水渠,以解决坝下涵管的安全问题及水库灌溉取水问题。
4 .3 .1洞线选择
根据枢纽建筑物布置现状,下游灌溉渠道位于大坝左侧,但由于左岸地形地质条件不利于新建隧洞,且洞线较长,造价较高,故灌溉引水隧洞布置在大坝右岸,下穿溢洪道,出口接渡槽引至下游灌溉渠道。
4 .3 .2洞径的选择
根据施工方便需要,本次初拟隧洞为城门型,衬砌后宽×高为 1.0 m×1.5 m。4 .4 .3 进水口设计进水口位于大坝右岸的岸坡上,采用斜卧管进水口,斜卧管末端接消力箱。斜卧管采用 C20 砼结构,底坡 1∶2.0,斜卧管过流断面:净宽 1.2 m、高 0.4 m。 斜卧管放水孔通过开启孔塞控制隧洞过流量,每排放水台阶布置两个放水孔,孔径为 0.2 m,放水台阶高 0.2 m。消力箱采用 C20 砼结构,长 6.0m,宽 2.8m,高 4.0m。
4 .3 .4隧洞结构设计灌溉引水
隧洞采用城门型断面,总长 81 m。 隧洞采取全洞段进行衬砌支护。 全洞段为钢筋砼衬砌,衬砌厚度为 0.3 m,衬砌砼等级 C20,隧洞开挖洞高 2.1 m,宽1.6 m,衬砌后:洞高 1.5 m,宽 1.0 m,底坡 i=0.0237。
4 .3 .5 隧洞回填灌浆
回填灌浆孔排距 2.0 m,灌浆孔从预埋钢管中钻进,要求进入岩体 10 cm,每排断面顶部布置 2 或 3 个灌浆孔,并按 30°或 45°交角径向布置,排间呈梅花型布置,孔径 50 mm。
4 .3 .6渡槽结构设计
新建渡槽长 24 m,槽身为 C25 砼矩形断面,净宽1.0 m,净高 1.0 m,纵坡 i=0.0237,槽身壁厚及底板厚度均为 0.1 m,支座处厚度为 0.2 m。
5.结语
通过分析该水库该工程的病情所在,依据规范对大坝、溢洪道、引水系统等进行了加固处理。 对大坝进行超高计算选择除险加固方案,对大坝坝坡稳定计算重新设计了上、下游坝坡,并对加固后的溢洪道进行泄流能力计算,复核了大坝的防洪标准。目前该工程加固已基本结束,至今运行良好,证明所采取的除险加固措施取得了较好效果。
参考文献:
[1] SL252-2000,水利水电工程等级划分及洪水标准[S].
关键词:大型水利工程;施工供电;计算方法
Abstract: Through a large reservoir of consolidation project in hebei province as an example, Detail of water conservancy engineering construction power supply capacity calculation method, And the two calculation methods of power supply construction results compare with the test data, Large-scale water conservancy projects construction is put forward the calculation method of the power supply capacity.
Key word:The large water conservancy project construction power supply; calculation method;
中图分类号:TV文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013
1 工程概况
该水库是以防洪为主,兼顾城市用水、灌溉、发电等综合利用的大(Ⅰ)型水利枢纽工程,总库容12.1亿m3。枢纽主要建筑物由主坝、副坝、重力坝、正常溢洪道、非常溢洪道及电站组成。本次除险加固工程的主要内容为副坝利用混凝土防渗墙做垂直防渗,重力坝加固,原正常溢洪道加固,为达到防洪标准新增非常溢洪道一座。
2 施工供电容量计算
2.1 计算目的
分析整个工程的施工供电容量,为建设单位向有关部门申请施工用电提供科学合理的依据,为主体工程施工做好充分准备,为施工概算提供基础数据。
2.2 计算原则
以详细施工组织设计为前提,以施工总进度为依据,按施工高峰强度计算全部施工机械数量,最后计算总用电容量。
2.3 计算方法
目前常用两种计算方法, “需要系数法”和“总同时系数法”。需要系数法为我国目前设计部门常用的计算方法,本文同时用两种方法计算,并将计算结果与实测值对比。
2.2 计算依据
《水利水电建筑工程预算定额》(以下简称《定额》);《水利水电施工组织设计规范》(以下简称《规范》);《水利水电工程施工组织设计手册》(以下简称《手册》)第3卷、第4卷及有关《水利水电工程施工组织设计规范讲义》(以下简称《规范讲义》);《工程机械使用手册》(上、下册)(以下简称《机械手册》)。
2.3计算公式
2.3.1需要系数法
P=K1 K2 K3(ΣKcPd+ ΣKcPm+ΣKcPn)(1)
式中 P为高峰负荷有有功功率(kW);K1为未计及的用户及施工中发生变化的余度系数,一般取1.1~1.2;K2为各用电设备组之间的用电同时系数,一般取0.6~0.8;K3为配电变压器和配电线路的损耗补偿系数,一般取1.06;Kc为需要系数,见表11-4-1(《手册》);Pd为各用电设备组的额定容量(kW);Pm为室内照明负荷(kW),见表11-4-2(《手册》);Pn为室外照明负荷(kW),见表11-4-3(《手册》p614)。
S =P/cosф (2)
式中 S为施工供电系统高峰负荷时的视在功率(kVA);cosф为供电系统的平均功率因数,一般取0.85~0.90。
2.3.2总同时系数法
P =kΣPd
式中 k为总同时系数0.25~0.4,Pd为各用电设备组的额定容量(kW)。
3计算过程
3.1副坝及重力坝段用电计算
3.1.1冲击钻
3.1.1.1机械数量
依《定额》可知不同地层造孔工效,以造孔功效乘以相应工程量得所需台班数如下:
砂壤土层:266617×0.2976=79345.22;
砾石层:22523×0.6667=15016.08;
卵石层:87925×0.7246=63710.46;
基岩造孔:6193×1.1364=7037.73;
搭接混凝土:51100×0.4926=25171.86;
合计:190281.35台班。
按施工进度安排,实际施工月数为33.5个月。若每月有效工作天数按25天计,每天按3班连续施工,共需CZ-22型冲击钻为:
190281/33.5/25/3=75.7台。
考虑1.2的施工高峰系数得出高峰机械数量为:
75.7×1.2=91台。
为减少冲击钻数量,降低施工供电容量,建议采用“两钻一抓”的施工工艺。据中国水电基础局有限公司的经验数据:同是砂卵石地层该工艺比单纯冲击钻快1倍。考虑抓斗的有效工作深度,再考虑施工水平的一般性, 可计入0.8的系数。现在造孔机械多为CZ-30型, 其工效约为CZ-22型的1.15倍。如今许多工程多用冲击反循环钻机,考虑现在技术较定额编制期的先进性,最后确定高峰期施工机械如下:
CZ-30型冲击钻 :61台。(CZ-22型亦可,数量可调,对计算电量无大影响)
冲击反循环钻机 :5台。
抓斗:5台。
3.1.1.1额定总功率
CZ-30型冲击钻电机功率40kW。冲击反循环钻机的功率40kW,回收振动筛25kW, 抽砂泵40kW,合计105kW。液压抓斗仅计入电焊机及照明用电20kW。额定总功率为:
61×40+5×105=2965kW。
3.1.2 其他机械设备用电计算
为节省篇幅,略去其他机械设备用电计算过程,其他机械设备用电计算详见表1。
副坝及重力坝段其他机械设备用电计算表 表1
3.1.3 高峰期有功功率及视在功率
(1)需要系数法
P= 1.2×0.7×1.06×(2965×0.8+637×0.3+1880×0.8+1230×0.6+230×0.7+391×0.7+250×0.3+189×1+153.22×0.8)= 5009.7kW 。
S =P/cosф=5009.7/0.85=5893.8kVA
(2)总同时系数法
有功功率:P=2965+637+1880+1230+230+391+250+189+153=7925kW 。
总同时系数取值为0.25~0.4,本工程取0.3。
视在功率:S=7925×0.3/0.85=2797kVA 。
3.2新增非常溢洪道及正常溢洪道用电计算
为节约篇幅,略去计算过程,计算结果如下:
(1)需要系数法
P= 1.2×0.7×1.06×(390×0.65+220×0.65+293×0.6+360×0.3+30×0.75+172.5×1+70×0.8+100)=918.27kW
S=P/cosф=918.27/0.85 =1080.32kVA
(2)总同时系数法
P=390+220+293+360+30+172.5+70+100=1635kW。
S=1635×0.3/0.85=577kVA。
4计算成果分析
计算成果分析表见表2
计算成果分析表 表1
本计算成果值偏少,此处借用方差分析方法来分析成果值如何采用。从均方差看,用电规模越大偏离越大。
按《规范》说明,“需要系数法为我国目前各设计部门对施工供电设计用电负荷常用的计算方法,但当资料不足时,尚可采用总同时系数法”。规范推荐的两种计算方法应该差别不大,但是由上表可看出,两种方法计算的结果差别很大,而且越是规模大用电设备多差别越明显。
从以上的详细计算过程可看出,两种计算法的基础数据是相同的,也就是说各种设备的有功功率都是用的相同值。不同点在于,两种计算方法使用的相应系数不同。需要系数法包含四类系数:余度系数、用电同时系数、损耗补偿系数和需要系数。总同时系数法仅有一个总同时系数(0.25~0.4)。从上表也可看出与方差分析成果吻合,即用电规模越大需要系数法“综合系数”偏离也越大。此处的“综合系数”是将需要系数法计算出的有功功率除以各用电设备的有功功率之和得出的。对比两种算法的系数,即使将需要系数法中的余度系数、用电同时系数取到最小值,经过计算累积后的“综合系数”仍然大于总同时系数法的最高值0.4,“综合系数”分别为副坝0.58和0.51。
可见“综合系数”的偏大是造成两种算法结果不同的主要原因。另外,《手册》中给出的余度系数、用电同时系数、需要系数来自于许多工程实践的统计数据,因大型水利工程的复杂性,所以其取值区间一般较宽泛,有的最大值和最小值可相差1倍多。这也是使得需要系数法计算结果偏大的原因。
那么哪种算法更切合实际呢?我们根据实测数据再继续分析。
5施工实际与设计对比
水库除险加固工程施工期间,笔者多次到现场跟踪调查实际用电负荷。因副坝防渗墙不仅面积大而且地层复杂、深度大,多次出现塌孔现象,这样给紧张的施工进度要求带来更大压力。据调查施工高峰期冲击钻数量达115台,此时供电部门实测的视在功率为2500kVA,与需要系数法计算的5893.8kVA出入较大,比总同时系数法计算的2797kVA略小。如果反算一下,副坝及重力坝段的总同时系为0.27。
正常溢洪道、新增非常溢洪道用电容量较小,施工期间用电平稳,但需要系数法的计算值也较实际偏大更多,总同时系数法较接近实际。
6结论与建议
从本工程实例可看出,对于用电设备多、施工场地分散的大型水利工程施工用电计算, “总同时系数法”较接近实际。本工程设计期间总同时系数取值仍然偏于保守,建议工程规模越大、用电设备类型和数量越多,总同时系数应取小值,反之取大值。另外,施工过程中,整个工地的功率因数不能低于0.85,若低于此值应增设无功补偿设备,这样既可使施工设备经济运行,也减少对外部电网的冲击。
参考文献:
[1]水利电力部水利水电建设总局.《水利水电工程施工组织设计手册》(第三卷)[K].北京:水利电力出版社,1987.
[2]水利电力部水利水电建设总局.《水利水电工程施工组织设计手册》(第四卷)[K]. 北京:水利电力出版社,1997.
[3]SDJ338—89,水利水电工程施工组织设计规范(试行)[S].
[4]陈叔康.工程机械使用手册(上、下)[K]. 北京:水利电力出版社,1982.
关键词:水利水电;枢纽工程;渗透;处理措施
水利水电工程在当前社会发展中应用日益广泛,其在施工的过程中,各个施工工序的管理和控制要求是保证施工技术的主要影响和制约因素。这些工程的主要病险有:(1)防洪标准偏低,达不到现行有关规范,标准要求。(2)坝体、坝基多有渗漏、渗透破坏等。(3)工程建筑物老化失修。这些病险不仅造成水利水电枢纽工程不能正常运行,不能充分发挥其效益,而且还严重威胁到下游人民生命财产的安全,因此急需进行除险加固处理。病险水利水电枢纽工程最主要的病征是渗透问题,有地基(包括坝肩)渗透和坝体渗透。根据不同的坝型、坝基和病因情况,应采取不同的处理方法。常用的是防渗墙和灌浆。
一、防渗墙类型及其特点
防渗墙在当前水利水电工程施工的过程中是不可缺少的一部分,是保证施工质量和控制措施的关键因素和管理控制措施。防渗墙一般要求墙体厚度小、渗透系数低、柔性强、耐久性好及单位面积造价低。在当前混凝土技术措施和防渗施工措施和管理应用是当前建筑工程施工的主要应用和控制方法。防渗墙施工有多头深层搅拌水泥土、锯槽法、链斗法、薄型抓斗、射水法和倒挂井法等成墙工艺。
(一)多头深层搅拌水泥土成墙工艺多头深层搅拌桩机一次多头钻进,把水泥浆喷入土体并搅拌,使土体与水泥浆液混合固结成一组水泥土桩,桩与桩搭接形成水泥土防渗墙,目前最大成墙深度为22m,水泥土渗透系数0.3MPa.其优点是施工简便、无泥浆污染、造价较低,适用于粘土、砂土、淤泥和砂砾层(砂砾直径小于5cm)。实践证明,多头深层搅拌水泥土防渗墙防渗效果明显,在地下防渗工程中质量可靠,投资最经济、最有效,具有一定发展前景。
(二)锯槽法成墙工艺在先导孔中,锯槽机的刀杆以一定的倾角一边作上下往复切割运动,一边以0.8-1.5m/h的速度(根据地层状况)向前移动开槽;被锯切割下来的土体可由反循环或正循环方式的排渣系统排出槽外,并采用泥浆护壁。浇筑塑性混凝土,形成宽度为0.2-0.3m的防渗墙体。锯槽机由行走底盘、动力及传动系统、刀杆及支架加压系统、排渣系统、起重设施及电气控制系统组成;传动方式有机械式与液压式2种。以不同规格的刀杆进行组合,开槽宽度可达0.2-0.5m、深度达到40m.锯槽法的优点是连续成槽、工效高、墙体连续、质量好,并且成墙深,适应于粘土、砂土和卵石粒径小于100mm的砂砾石地层;还可以采用自凝灰浆、固化灰浆形成不同强度和抗渗指标的防渗墙。
(三)链斗法成墙工艺由链斗式开槽机排桩上的旋转链斗取土,同时将斜放的排桩下放到成墙深度,开槽机前进开挖沟槽,并采用泥浆护壁,其浇筑混凝土方法类似锯槽法。链斗式开槽机的开槽宽度为16-50cm,深度可达10-15m.适应于粘土、砂土和粒径小于槽厚的、含量小于30%的砂砾石地层。
(四)薄型抓斗成墙工艺采用斗宽为0.3m的薄型抓斗挖土开槽,泥浆护壁,浇筑塑性混凝土或用自凝灰浆形成薄壁防渗墙,最大成墙深度可达40m.适用于粘土、砂土及卵石和砂砾的含量与粒径在一定范围内的土层。
(五)射水法成墙工艺射水法成墙设备主要由造孔机、混凝土搅拌机和浇筑机组成。利用造孔机成型器内的喷嘴,射出高速水流来切割土层,成型器上下运动切割修整孔壁,采用泥浆护壁,正循环或反循环出渣。槽孔形成后,浇筑水下混凝土或塑性混凝土,形成薄壁防渗墙。成墙厚度为0.22-0.45m,深度可达30m。成墙垂直精度可达1/300,适应于粘土、砂土和粒径小于100mm的砂砾石地层。在1998年历史罕见的特大洪水过后,在长江、赣江、鄱阳湖等国内重要堤防加固工程中,射水法得到广泛采用,取得了较好的社会经济效益。
二、灌浆类型及其特点
土石坝坝体、坝基防渗处理中灌浆方法主要有均质土坝及宽心墙坝的坝体劈裂灌浆、高压喷射灌浆、坝基卵砾石层防渗帷幕灌浆等。
(一)土坝坝体劈裂灌浆土坝坝体劈裂式灌浆是运用坝体应力分布规律,用一定的灌浆压力,将坝体沿坝轴线方向劈裂,同时灌注合适的泥浆,形成铅直连续的防渗泥墙,从而堵塞漏洞、裂缝或切断软弱层,提高坝体的防渗能力,并通过浆、坝互压和湿陷,使坝体内部应力重分布,提高坝体变形稳定性。针对裂缝的局部灌浆,在可能有裂缝的区域,均匀布置类似固结灌浆的灌浆孔群;对坝体施工质量差,甚至出现上下游贯通的横缝,一般应做全线的劈裂灌浆。我国广东省宝树水库用土坝坝体劈裂灌浆技术来解决土坝坝体的渗漏问题,结果表明灌浆后坝体密实度得到提高,渗透系数降低,背水坡湿润渗水现象消失,坝体渗流量减少70%以上。
(二)高压喷射灌浆高压喷射灌浆防渗是借助于高压水泥浆液射流冲击破坏被灌地层结构,使水泥浆液与被灌地层土颗粒掺混,形成壁状固结体而起防渗作用。根据被灌地层结构和防渗要求不同,又分为定喷、摆喷和旋喷。高压喷射灌浆防渗处理的优点是:设备简单、工效高、料源广、造价低,搭接防渗的效果好。缺点是:机具较多、对地质条件的要求较高,控制不好易在较大(>200mm)颗粒背后形成漏喷现象。
(三)卵砾石层防渗帷幕灌浆卵砾石层的防渗帷幕灌浆大都采用粘土为主加少量水泥的混合浆液进行灌注,不同于在岩石中灌浆。卵砾石层灌浆难以形成自立的钻孔,故常采用套阀式灌浆、循环钻灌阀跟管灌浆、打管灌浆的方法。因受地质条件的限制,不能有效控制浆液的填充范围,为达到相对较高的防渗标准,常需采用3排以上的灌浆孔。随着防渗墙技术的日益成熟,目前较少采用该方法,仅用于当灌浆作为补充勘探的手段,同时兼顾防渗处理,可以更加准确地针对发生集中渗漏的地点,通过少量的灌浆使问题得到解决的情况下。
(四)控制性灌浆控制性灌浆是近年来提出的一种改进型灌浆工艺,是对传统灌浆工艺的一种调整,通过控制浆液压力和流量,在保证质量和效果的前提下,有效控制灌浆范围,节约时间和投资。
【关键词】玉石公路桥至下大桥段;清湾江;河道整治
1.工程概况
清湾江玉石公路桥河道整治工程为清湾江下游玉石公路桥段。
清湾江发源于大容山山脉的莲花顶,其主流流经大容山水库、林垌村、六厚村、大里镇、高山村后进入玉林市城区,在城区下游汇入南流江,流域总面积为298km2,企石陂坝址以上河段集雨面积206km2。本库控制集雨面积为21.11km2,引水面积为64.2km2,是一座以发电为主,结合灌溉等综合利用的中型水库工程。苏烟水库控制集雨面积14.7km2,本库多年平均来水量1470万m3,总库容1863万m3,是一座以供水为主、结合灌溉等综合利用的水库。
清湾江玉石公路桥至新定村下桥之间河段两岸为玉林规划城区,两岸目前主要为成片耕地及民房,由于现状河道较窄,农田常年被淹,遇大洪水时房屋被淹。因此,清湾江玉石公路桥段应列进近期重点治理河段。
根据清湾江河道整治的近期与远期规划,以及玉林市城区开发的思路,结合河道左、右岸的地形地势、河道情况修建清湾江干流防洪堤。
2.设计依据
2.1 设计基本资料
本工程设计所依据的基本资料主要有:
(1)基本地质参数:
墙背填土内摩擦角取φ=15°,凝聚力c=17kPa,湿容重取16.8kN/m3,饱和容重取19.9kN/m3,墙基置于中粗砂层,基底摩擦系数f=0.38,地基允许承载力[σ]=180kPa。
(2)清湾江流域20年一遇设计洪峰流量为926m3/s,企石陂20年一遇设计洪峰流量为693m3/s,玉石公路桥~下大桥段相应20年一遇设计洪水位72.55~71.75m。桩号6+550右岸处的周官垌支流20年一遇洪峰流量为3.9m3/s。
(3)地震设防烈度:工程区所在地区地震基本烈度为Ⅶ度,按《堤防工程设计规范》(GB50286-2013),本工程建筑物为IV级,需进行抗震设计。
2.2工程等别和建筑物级别
清湾江流域下游为玉林市玉州区城西街道范围,根据国家《防洪标准》(GB50201-94),确定玉林城区为一般城镇,城市级别属于Ⅳ等,防洪标准为50~20年洪水标准;根据《南流江干流综合利用及治理规划报告》、《广西玉林市清湾江流域防洪整治规划》提出的南流江流域县级城市防洪堤标准采用20年一遇设计洪水标准。故本次整治工程河道两岸堤防按20年一遇设计洪水标准设防。
根据《堤防工程设计规范》(GB50286-2013),本工程主要建筑物级别为4级,次要及临时建筑物等别为5级。
2.3设计控制标准
(1)防洪堤顶安全加高
根据《中小河流治理工程初步设计指导意见》,墙顶超高值不宜大于1.0m,清湾江整治河段的河面宽度约25m~40m,多年平均风速小,水域平均水深低,考虑到风壅增水高度及波浪爬高均较小,并结合玉林市城区河段堤防堤顶的安全超过,确定本次防洪堤顶高程为20年一遇的设计洪水位加安全超高1.0m。
(2)安全系数
根据《堤防工程设计规范》(GB50286―2013)规定,堤防工程级别为4级,土堤抗滑稳定安全系数正常运用条件应不小于1.15,非正常运用条件应不小于1.05;本工程护岸工程建筑物为4级建筑物。本工程挡墙抗滑稳定安全系数正常运用条件为岩基1.05,土基1.20,非常运用条件为岩基1.00,土基1.05;防洪墙抗倾稳定安全系数正常运用条件为1.45,非常运用条件为1.35。
3.防洪工程布置及设计
清湾江左岸规划江边大道离河岸边约250m~400m,左岸的防洪堤与规划路结合难度较大,根据拟定的行洪断面要求,在左岸离河岸约50~70m处单独布置防洪堤,堤防自上游玉石公路桥起,长2.12km,至新定村下大桥左岸结束,与“清湾江城西河道整治工程”左岸拟建堤防相接,可在下游形成封闭,左岸沿河岸设护岸挡墙,线路与左岸防洪堤一致,护岸长1.90km。
右岸已规划有24m宽的江边大道,离河岸边约60~70m,现状该处已建有一段长约300m,宽3.5m的砼公路,由于规划的二环西路尚未建设,本次若在右岸新建堤防,不形成封闭,难以达到防洪效果,因此考虑由市政部门建设右岸江边大道兼作防洪堤,本次不建右岸防洪堤,仅在右岸沿河岸建设护岸挡墙,挡墙自上游玉石公路桥起,至下大桥上游右岸止,护岸长1.96km。
3.1 堤防断面设计
左岸堤顶总宽为4.5m,其中路面宽为3.5m,迎水侧设绿化带宽1.0m,堤顶路面采用C25砼路面,厚0.2m,路基铺设0.2m厚砂碎石垫层,两侧设砼路缘石(规格600×400×150)。防洪堤迎水侧坡比为1:1.75,坡面种植草皮防护,坡脚设置砼路缘石护脚。背水侧坡比为1:1.5,坡面种植草皮防护,坡脚设置砼路缘石护脚。防洪堤堤顶公路每隔300m设置一个错车道,错车道路面宽度为7m,长20m。
3.2护岸断面设计
清湾江两岸在近河岸处设“挡墙+人行路”对岸坡进行防护。护岸挡墙采用C15埋石砼重力式挡墙,挡墙顶部高程按常年水位附近确定,为68.91m~68.52m,接近桥头地形较高部位,则按5%坡度向上与桥头连接。挡墙顶宽0.5m,背坡1:0.4,墙高2.5m~4.5m,其中基础厚0.6~1.0m、底宽2.06m~2.70m。挡墙顶部设人行路,宽2.5m(含挡墙顶宽0.5m),面层铺设透水红砖,基础铺设0.1m厚C15砼垫层,人行路临水侧设置料石栏杆,背水侧设置路缘石,路缘石高出地面0.15m,挡墙回填平台以上按1:2.0削坡,坡面种植草皮防护。
结语
清湾江玉石公路桥段的建设能有效地根治洪水灾害对两岸农田、村庄、街道的威胁,确保人民的生命、财产安全,促进玉州区清湾江两岸城区建设步伐,保证两岸工矿企业以及未来规划城区在发生洪灾时免受洪水侵袭。工程建成后新定村下大桥与玉石公路桥之间形成完整的防洪体系,两岸达到20年一遇的防洪标准,保护人口2.6万人,保护城区面积4km2。工程的建设,对安定人民生活、保证正常的生产活动、创造良好的建设环境起到了积极作用,同时还可减轻或减免因洪水带来的大量淤泥、垃圾等对街道的污染,由此产生的危害人类健康的疾病等。综上所述,本项目是可行的。
参考文献:
[1]《中华人民共和国水法》;
[2]《中华人民共和国防洪法》;
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[5]《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252―2000);
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[7]《堤防工程设计规范》(GB50286―2013);
[8]《堤防工程管理设计规范》(SL171―96);
关键词:水闸工程;施工技术;应用
水闸是具有挡水和泄水功能的低水头水工建筑物,并主要由闸室、上游连接段和下游连接段组成,在水利水电工程中的应用十分广泛。而水闸作为我国水利水电工程中的一个重要方面,对其的施工必须要有足够的重视,并采取有效的技术做好施工,以保障水闸工程的施工质量。
1 工程概况
某水闸工程距离河口12km,流域总面积约2000km2。该水闸设计的防洪标准为百年一遇,排涝标准则为二十年一遇。设计时闸室底板厚度取为800mm,闸室总长为17m,总宽为16.2m,边墩及中墩的厚度为1.1m,闸底槛高程-2.0m。水闸的闸室处于基岩上,采用固结灌浆的方式对基岩进行处理,确保其能够满足规范和设计的要求。进行水闸施工,采取的措施是围堰围护。在进行水闸施工围堰围护时,需要事先在水闸的围区侧留一定的岩坎。岩坎起到基础围堰的作用,同时也可以起到施工中临时通行的作用。水闸闸室施工完成后,需要对岩坎进行挖除,为能有效地减少对已有建筑的影响,本工程结合以往的成功施工经验,采取预裂爆破方法开挖岩坎。
2 施工工艺流程
在进行水闸施工时,应根据工程的具体特定设计要求选取合理的施工方案。本水闸施工时,考虑到闸室作为整体结构,首先进行排水部分的施工,然后进行基础开挖,再进行消力池、上游铺盖、翼墙底板、闸底板的施工,最后进行闸室胸墙施工。本水闸工程的主要施工工艺流程,见图1所示。
图1 水闸工程的主要施工工艺流程
3 基础的施工
(1)在基础开挖之前,应对施工现场进行测量,符合要求之后才可开始进行基础土方的开挖。水闸基坑的开挖,通常采用挖掘机倒退开挖的方式进行,在开挖过程中,通常需要在护坡和基底处预留50cm的保护层。在开挖闸室基坑时,应首先做好基坑排水,也可以利用基坑的集水坑和排水系统,加强基坑的排水效果。
(2)本水闸工程采用固结灌浆的方式对基础进行处理,采用的材料主要为水泥,灌浆方法为孔内循环法。灌浆孔按照排距、孔距以及孔深要求呈梅花式布置。在灌浆施工之前,应进行压水试验。在灌浆施工过程中,应严格控制好灌浆压力,同时做好施工现场的监管,防止灌浆施工过程中出现问题。本工程在进行闸墩立模,即开始进行固结灌浆,这样可以节省施工工区。
4 水闸岩基的施工
在进行水闸基岩的开挖时,应根据岩基的厚度对工程开挖情况进行确定。在本工程中岩基的厚度较大,因此采用潜孔钻进行自上而下的分层钻孔。钻孔施工应按照从上游至下游的顺序进行。设计的边坡采用光面爆破的方式进行处理,爆破施工在距离建基面50m处应停止,之后采用人工进行开挖。爆破材料多采用乳化炸药。根据要求,在进行爆破施工时,应采取措施对周边的建筑物进行保护,同时应确保有足够的保护层厚度,这样才能将爆破的影响限制在一定的范围内。爆破施工应做好钻孔和炸药用量的控制,同时制定出科学合理的爆破方案,确保爆破施工安全。
5 水闸混凝土的施工
(1)闸底板、护坦、消力池的施工。闸底板、护坦、消力池的主要施工内容为混凝土浇筑。这三部分的混凝土施工是穿插在闸室部位施工工序中的。在施工前,应对开挖好的岩基进行清理,清理干净之后才可进行闸底板混凝土的浇筑。混凝土的浇筑需要先进行支模,通常侧模可以采用组合式钢模,有时也可以搭配使用木模,同时还需要使用方木或者钢管等进行加固处理。混凝土从搅拌系统中出料之后立即用工程车运输到仓内,接着使用振捣器对混凝土进行振动,确保密实度能满足要求。
(2)胸墙、闸墩的混凝土施工。在本水闸工程中,最关键的施工环节即为胸墙、闸墩的混凝土施工。在进行施工时,应确保混凝土的浇筑做到内部密实,同时外光也要符合一定的要求,混凝土施工过程中,应对这两点特别加强重视。在混凝土的浇筑过程中,应专门安排技术人员对浇筑施工进行监管,及时将模板的内撑拆除,同时应仔细检查钢筋的位置摆放是否符合要求,对位置有偏差的钢筋及时进行调整,防止钢筋出现位置偏移问题。在进行胸墙混凝土浇筑时,应沿着高度方向分两次进行浇筑。首先浇筑胸墙底部,然后再同时进行胸墙和检修平台的浇筑。为确保混凝土的施工质量,在施工之前,应对混凝土的材料进行细致的检查,确保各个材料符合质量和设计要求。根据设计要求,闸墩应采用一次性立模施工的方式,这样可以提高闸墩的外部美观。闸墩定型模板采用的是特制大块模板,围檩采用的材料为型钢,之后用拉螺栓进行加固处理。混凝土的浇筑采用分层施工的方式,通常一层的厚度应控制在2~3m之间。
(3)混凝土扭面翼墙的施工。翼墙模板是在工厂中进行加工制作的,应根据翼墙设计尺寸的要求进行大块竹胶板的加工。之后将其运输到施工现场进行拼装,对于模板的接缝应进行处理,确保平顺。在翼墙施工时,应做好形状和墙厚的调整,同时做好加固处理,在浇筑翼墙混凝土时采取分层浇筑施工方式,控制每层混凝土浇筑厚度小于50cm,振捣采用的机械为插入式振动器和平板式振动器,平板式振动器主要是用于底板面层的振动。
(4)止水措施。在本水闸施工中,采用的止水措施主要为橡胶止水片。在进行止水施工时,为避免造成接头过多浪费,采取整段的止水带,同时焊接相邻之间止水的接头。值得注意的是,进行止水带立模时,应当首先对其基础采取加固处理,同时在混凝土的浇筑过程中,应有专人看管,防止止水带的位置出现偏移。
(5)闸门的施工。本工程对闸门施工采取预制式,同时预埋各连接件,最后把闸门运输到施工现场进行安装。安装施工前,应先对门槽进行细致的检查,确保高程和中心线符合设计的要求。在进行各个部位安装时,应采用测量仪器对其进行校正,符合要求之后,才可进行二期混凝土的浇筑。
(6)梁板柱和混凝土排架施工。对排架的模板施工采取钢管作为支架形式,支架搭设完成后,对钢模支座进行加固处理,然后再进行钢模的立模。混凝土的制作应在附近的拌和站进行,拌和完成之后将其运输到施工现场。混凝土的浇筑采用一次性浇筑成型的方式,最后采用振动器进行振动和密实。
6 结语
综上所述,水闸作为我国水利水电建设中的重要组成部分,我们必须要重视对其的施工,并采取有效措施进行工程建设,以保障水闸工程的施工质量,从而为我国水利水电工程的建设规划提供有力的帮助。
参考文献
【关键词】穿河,大型工程,施工导流,方案优化。
一、引言
施工导流的方案的优劣,对工程能否顺利施工,达到预期的目的有很大的关系,因此,施工导流方案应反映出适应施工条件的能力和满足工程设计、施工进度及施工方法、施工场地布置以及工程造价要求的程度。
二、工程简介
本工程案例为南水北调中线干渠穿越瀑河倒虹吸大型工程,该工程导流设计标准采用招标文件规定,设计洪水采用枯水期(9月1日~次年6月30日)5年一遇标准,确定导流设计流量为14.0m3/s,设计水位为54.01m。
度汛设计标准采用招标文件规定:20年一遇洪水,设计洪峰流量为1034m3/s,设计水位57.57m。
A河主河床宽30~50m,河床底高程52.8~54.2m,左岸一级阶地高出河床2~3m,地面高程58.5~60.0m,二级阶地前缘高出河床约3~5m,地面高程58.5~60.0m,呈陡坎状,右岸广泛分布黄土状壤土,冲沟较为发育,沟宽一般15~35m,深2~5m,局部出现岩质孤丘。
三、导流施工总体规划
本工程跨越2个汛期,为保证工程质量和安全,根据工程布置、地形、地貌和水文条件,采用分期施工导流方式,I期Ⅱ期选定枯水期施工、汛期停工撤场的施工方案。
第一个枯水期(2006年汛期前)进行出口侧施工,由于本期施工段坐落于二级阶地上,地面高程58.5~60.0m,高于枯水期5年一遇标准防洪设计水位(54.01m)4.49~5.99m,不需导流。
第二个枯水期(2006年汛后~2007年汛前)进行进口侧施工,选定枯水期全断面围堰挡水断流并开挖导流明渠进行导流施工,明渠位置见瀑河渠道倒虹吸施工平面布置图,进口渠底高程为53m。明渠总长870m,渠底纵坡坡降采用i=1.5‰。
3.1导流明渠方案优化设计
3.1.1二期施工导流明渠断面设计
(1)梯形断面明渠水力最佳断面水深计算
水力最佳断面指断面面积一定而通过流量最大的断面。
最佳断面水深 m'=2
Q――流量,取14.0m3/s;n――糙率;取0.03;m――边坡系数,取1.5;i――渠底比降,设为1.5‰。
求得最佳断面水深h0=2.2m
(2)梯形明渠水力最佳断面计算
梯形明渠水力最佳断面宽深比为:
求得梯形明渠水力最佳断面底宽为b0=β*h0=1.33m
(3)梯形明渠实用断面计算
为充分利用现场条件,降低工程造价,可对明渠断面面积进行适当调整,当实际设计过水断面较水力最佳断面面积减小2%至增加4%时,导流流速在增加2%至减少4%范围内,在此范围内仍可认为基本符合水力最佳条件。
当流量Q、明渠底坡纵坡坡降i、糙率n及边坡系数m为定值时,某一断面与水力最佳断面之间的关系为:
式中a――表示实用经济断面对水力最佳断面偏离程度的系数,一般采用1.00~1.04;
h0、A0、R0、v0、――分别为最佳水力断面的水深、过水断面面积、水力半径、流速;
h、A、R、v、――分别为实用断面的水深、过水断面面积、水力半径、流速;
拟定a=1.00、1.01、1.02、1.03、1.04,根据以上公式分别求出五组h、b、v值如下:
根据上表绘制渠道水力参数底宽(m)、水深(m)、流速(m/s)与偏离系数a的关系曲线如下:
由于明渠布置在左岸二级阶地上,主渠段需开挖深度为5m左右,如渠底太宽,开挖量较大,如渠底太窄,将造成水深加大,则会相应加大上游围堰填筑方量,综合考虑挖填方工程造价,并分析施工现场右侧二级阶地(或主河床右岸)高程为56.5m,考虑围堰安全超高等因素,确定采用渠底宽度为4.5m,渠内正常水深为1.5m,渠水流速为0.97m/s。开挖工程量和围堰填筑工程量都较低,渠内水流流速符合防冲要求。
3.1.2 明渠冲刷防护措施
分期导流的河水,从明渠入口起水流流速急剧增加,可能淘刷渠底及渠坡。经以上计算确定明渠通过设计洪水流量时水流流速为1.36m/s,利用现场基坑施工挖出的卵石(粒径20~70mm)对渠底和渠坡进行防护,可抵抗流速为1.5m/s以上的流水冲刷。
3.2上下游围堰及纵向围堰
1、上游横向段围堰
上游壅高水深计算
缓坡明渠近似计算按淹没宽顶堰公式
式中Z――上游壅高水深(m); ――明渠进口流速系数,和进口条件有关,梯形断面一般为0.8~0.85,此处取0.80;v――明渠进口断面水流速,此处为1.36m/s;v0――原河道河水行近流速,根据招标文件提供条件可计算为v0=Q/A=14÷[(54.01-53)×40]=0.35m/s;g=9.8。求得上游壅高水深Z=0.14m。
2、下游横向段围堰
下游横向段围堰堰顶高程
按原河水水位54.01m加0.8m安全超高确定下游横向段围堰顶高程为54.81m,考虑堰体沉降裕度,实际采用堰顶高程为55m(低于主河床右侧岸堤30cm)。
四、 结语
以上实例的施工导流方案优化设计过程可供平原地区中小型穿河(渠)建筑物施工导流施工提供参考。
参考文献及标准:
[1]全国水利水电施工技术信息网,《水利水电工程施工手册》,北京,中国电力出版社,2005.3