晋城市沁河河道蓄水工程液压坝水工设计.pdf

第1期(总第195期)山西水利科技文章编号：1006—8139(2015)01—1l1—03晋城市沁河河道蓄水工程液压坝水工设计关红俊(山西省水利水电勘测设计研究院山西太原030024)摘要：液压坝目前在河道治理工程中广泛应用，文中详细介绍了液压坝的基础、边墙、防渗及消能等水工设计，并阐述了消能、防冲计算过程及参数的选取，可作为类似工程的水工设计参考。关键词：液压坝水工设计；C25钢筋混凝土筏式基础；底流消能中图分类号：TV222文献标识码：BHydraulicDesignforHydraulicDamoftheQinheRiverWaterStorageProjectinJinchengCityGUANHong-junAbstract：Hydraulicdamiswidelyusedinriverregulationprojectatpresent．Thispaperdetailedintroducedhydraulicdesignofthehydraulicdamsuchasfoundation，sidewall，anti-seepageandenergydissipation，elaboratedthecomputationalprocessofenergydissipationandscourpreventionandtheselectionofparameters．Thisdesigncouldprovidereferenceforhydraulicdesignofsimilarproject．keywords：hydraulicdesignofhydraulicdam；C25reinforcedconcreteraftfoundation；underflowenergydissipation1工程概况2工程水文地质沁河为晋城境内最大河流，发源于山西沁源西北经水文分析测算，工程区沁水河人口以上910m3／s的二郎神沟，流经沁水县境内苏庄、郑庄、端氏、嘉峰(P=10％)，端氏河人口以上1380m3／s(P=10％)，芦苇4个乡镇45个村82km，在嘉峰镇尉迟村人阳城。境河人口以上1810m3／s(P=-10％)。内流域面积456．8kmz，系山西省八大河流中含沙量最工程区治理段内出露地层主要为古生界二叠系、少的河流。中生界三叠系、新生界第四系。第四系全新统洪冲积目前，沁河沿岸由于污水汇入，垃圾堆放，其生态松散地层，主要由卵砾石混合土夹级配不良砾、级配环境的恶化，已经严重影响了当地居民的身心健康。不良砂及粉土质砂、低液限粉土组成，主要分布于河从“以人为本”、“人水和谐”的科学发展治水理念出床、河漫滩及阶地为古生界二叠系、中生界三叠系砂发，只有彻底改善沁河的水质，才能根治恶劣的生存页岩及新生界第四系中更新统低液限黏土主要分布环境，改善局部小气候，真正将沁水县打造成一个天于河岸岸坡。蓝、水清、地绿、景美、人和自然和谐发展，宜商、宜居、3坝型比选宜工的生态旅游型城市。水环境整治是环境综合治理的灵魂，沁水县委、项目建设主要是在满足两岸防洪安全的基础上，县政府高屋建瓴，把沁河沁水县段的河道整治工程作依托沁河天然水资源优势，打造河道蓄水景观以及为为构建经济生态走廊，实现蓝天碧水工程的突破口，两岸景观的布置搭建亲水平台，既满足在非汛期蓄具有得天独厚的优势。水，又要在汛期不碍行洪。在河道蓄水美化工程中，国收稿日期：2014—10—21作者简介：关红俊(1972一)，女，1996年毕业于华北水利水电学院，注册造价工程师，注册一级建造师，工程师。 112关红俊：晋城市沁河河道蓄水工程液压坝水工设计2015年2月表1坝型比较挡水建筑物序号项目橡胶坝液压坝钢坝闸立坝、塌坝时问长，1—3h，影响快速闸门采用启闭机启闭，运行速度超出501防洪效果可达1m需设中墩，影响行截流~2m／min，一般工程不超、蓄水或泄洪。过2min即可完成升坝和塌坝。洪。2使用寿命坝袋寿命l0～15年。门体寿命5O60年。门体寿命50～60年。一般难实现集中网络控制；须建一实现先进的自动化控制和网络实现先进的自动化控制和网络3运行维护座供气站或水泵房，管路多且复杂；控制控制；可以轻松安全地度过冬；冬季不受影响；操作灵活，季冬季运行，需要进行破冰处理；坝体可分片放水且检修方便。坝体为钢板，易受腐蚀或生易受到尖利和有尖角物体的损坏。。锈；坝体为一整体，检修困难。4投资比较／万元182219l63795(跨度100ITI)内常用的几种壅水坝有：橡胶坝、液压坝、钢坝闸，本定蓄水工程的等别为V等，相应液压坝按5级建筑物次设计首先对三个坝型在防洪效果、使用寿命、运行设计，次要建筑物、临时工程按5级建筑物设计。维护、投资四个方面进行了对比，通过比较确定采用5．1液压坝基础设计液压坝。坝型比较见表1。液压坝采用C25钢筋混凝土筏式基础，基础顶面与河床齐平，根据基础内液压装置埋设要求，厚度为4坝址布置1．9m。本次沁河生态环境综合治理工程主要对端氏镇根据坝体坍落宽度和上下游施工检修要求，在顺至嘉峰镇段进行疏浚和生态综合治理，在该河道上设水流方向，确定底板长度8m。底板根据液压坝坝片要计8座液压坝。求每6nl设置伸缩缝，缝间设橡胶止水带，缝内填充端氏河：(1)沁河汇入口处(桩号D0+716．8)设置中密度闭孔泡沫板。端氏河1#挡水坝，坝高4ITI，坝长63m；(2)河西桥下5．2边墙设计游401TI处(桩号D0+267．9)设置端氏河2#挡水坝，坝液压坝边墙采用C25钢筋混凝土重力式挡土墙高4in，坝长70ITI；结构，与底板浇成一个整体。顶宽0．3～0．5m，临水侧为沁河：(1)端氏镇寄宿中学上游100m(桩号Z1+直立面，背水侧边坡1：0．3。边墙高3．5～4．5m。186．6)处设置l#挡水坝，坝高3in，坝长144m；(2)华消力池边墙采用C25钢筋混凝土悬臂式挡土墙羽小区附近(桩号Z1+872．2)设置2#挡水坝，坝高结构，顶宽0．5m，底宽4．96．2in，临水侧为直立面，背3m，坝长132ITI；(3)坪上桥上游100in(桩号Z2+水侧边坡1：0．07。569．6)设置3样挡水坝，坝高3ITI，坝长126m；(4)武安5_3防渗设计电站大坝(桩号Z5+527．5)处设置4#挡水坝，坝高根据水闸设计规范，为满足液压坝渗透稳定性，3In，坝长120m；(5)郭南桥上游100m(桩号Z6+延长液压坝的渗径，在液压坝底板下设塑性混凝土防449．7)处设置5#挡水坝，坝高3．5In，坝长108m；(6)渗墙，深10in。在液压坝上游不设铺盖，只设格宾石笼武安村大桥下游160m(桩号Z15+280．2)处设置6#护底，液压坝及消力池段采用C25钢筋混凝土结构，挡水坝，坝高3．0m，坝长114m；在液压坝和消力池之间设伸缩缝，缝间设橡胶止水半峪河：(1)半峪河汇人沁河口处设置半峪河1#带，缝内填充中密度闭孔泡沫板。壅水堰，堰高1．01TI，坝长68ITI。5．4消能、防冲设计八个坝设置一个中央控制室，设在沁河1#坝左岸液压坝上游采用5m长的格宾石笼作为护底，格处，平面尺寸(宽×长)14．0mx6．0in，高3．6m，为单层砖宾石笼规格为5．0mx3．0mx0．5ITI。混结构；控制房内设网络设备室、休息室、卫生问。液压坝下游采用底流消能，经计算，消力池池深取0．8nl，池长12In，尾槛宽0．5m，消力池与橡胶坝底5液压坝水工设计板问由1：4的斜坡连接，在消力池后设长20in的格依据《防洪标准》(GB50201-94)，根据蓄水量确宾石笼海漫防护，石笼厚1．0m。 第1期(总第195期)关红俊：晋城市沁河河道蓄水工程液压坝水工设计113①消能设计如下：消力池剖面图见图1。hp=0．164——卫—一‘消力池的池深d按下式计算：，、／fht1跌落水舌长度ld=4．30DO-ZTp；、CZ／水舌后水深ha=D：式中：收缩水深h=0．54D；口——考虑流量集中后的海漫末端的单宽流量。跌后水深=1．66DO．ZVp；q=ot·qo,其中9。为海漫末端的平均单宽流水跃长度／s=6．9(一h)；量，Ot为集中系数，Ot=1．05～1．5；池深s=h"c—h；厂一海漫末端的水深，m；池长l,=lu+0．81j；一河床砂料的平均粒径，cm；式中：D=；g——单宽流量。——系数，1．05～1．22。防冲槽底宽按下式计算：进口k1、／，+1··d～1__(，n1+，n2)6．————]——一式中：——防冲槽砌置深度，m；图1消力池剖面图卜一冲刷坑的深度，11；②消力池底板厚度计算m。、m广防冲槽上下游边坡系数，m=2～3，mz=3；消力池底板厚度按《水闸设计规范}SL265—2001，一冲刷坑上游边坡系数，m=3～6；计算，公式如下。d一冲刷坑上游坡铺砌厚度，取d=0．4～0．6m；厂_=：====——考虑块石在水流作用下铺砌不均匀的安全t=kVq、／AH系数，1．1—1．3。式中：经计算，海漫长度20．0m，本工程在消力池下游￡——池底板始端厚度，m；设20m长格宾石笼海漫，厚1．0m；防冲槽深1．5m。△日——上下游水位差，in；5．5控制室设计卜经验系数，0．15～0．2。计算结果见表2。液压坝的控制室除4#液压坝(武安电站处)设在表2消力池计算成果表单位：m河道的右岸外，其他7座液压坝均设在河道的左岸边墙处。控制室为地下式泵房，尺寸为：3．0m~2-3mx坝号消力池长度￡消力池深度d厚度t1．5m(长X宽×高)。端氏河1#、2#13l0．85．6地基处理沁河1#、2#、3#、4#、6#70．5O．6基础坐落在天然地基上，该基础能够满足厂房的沁河5#100．60．6稳定要求。要求对地基土进行夯实处理，压实度达到不小于0．94或相对密度不小于0．65。③防冲设计防冲设计由两部分组成：海漫及防冲槽，海漫长度6结束语按《水闸设计规范}SL265—2001公式计算，公式如下。-。●。●。一液压坝是水利科技的一项革命性成果，是目前世Lp=KsVqsx／AH界领先的活动坝技术，广泛应用城市河道景观工程建式中：设。液压坝不阻水、不怕泥砂淤积、放坝快速，不影响～海漫长度，m；防洪安全。它攻克了传统活动坝型的所有缺点，同时qf一消力池末端单宽流量；它又具备传统坝型的所有优点。液压坝在河道治理工凰一海漫长度计算系数；程中大范围的应用，对推动新技术的发展有着不可替△—上、下游水位差，m。代的作用。防冲槽深度按《水工设计手册》第六册计算，公式