水库溢洪道施工方案比选设计
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作者: 张瑞
摘 要：本文主要针对溢洪道施工方案比选设计展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对不同方案的溢洪闸规模作了系统比较，并详细阐述了溢洪道工程的设计，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
关键词：溢洪道；方案比选；设计
所谓的溢洪道，是水库等水利建筑物的防洪设备，多筑在水坝的一侧。它还是水库枢纽三大建筑物之一，用于宣泄水库设计库容所不能容纳的洪水，防止洪水漫溢坝顶，保证大坝安全。因此，施工人员必须要做好水库溢洪道设计工作，以确保水库的安全、稳定及经济运行。
1 工程概况
某水库是一所拥有水产养殖、灌溉、防洪等综合利用功能的中小型水库。溢洪道处于大坝右坝端，呈开敞式。1966年修建溢洪翻板闸，共14孔，总宽34.6m，闸门尺寸是2m×1.8m（宽×高），闸门是横轴自动开关的木闸门，木闸门容易腐烂和人为破坏严重，现在已经报废，洪水泛滥，没有消能设施。水库正常蓄水位为114.10m，因为闸门报废，所以水库最高蓄水位只能达到112.65m。水库现状无闸门控制，不能提前预泄腾出库容容纳上游来水，进行错峰调度。
2 溢洪闸规模比较
溢洪道原进口底高程为112.74m，底部出露强风化砾岩，抗冲刷能力较差，因此本次设计准备将溢洪道底高程降低，清除表层出露强风化砾岩，采用钢筋混凝土护砌溢洪道，防止冲刷。
（1）方案一为3孔，每孔净宽8.0m，总净宽24m，闸底板顶高程为111.2m，挡水高度为3m。
（2）方案二为3孔，每孔净宽6m，闸底板顶高程为110.2m，总净宽18m，挡水高度为4m。
（3）方案三为3孔，每孔净宽6m，闸底板顶高程为111.2m，总净宽18m，挡水高度为3m。
（4）方案四为堰闸结合方案，溢洪闸2孔，每孔净宽6m，闸底板顶高程为111.2m，挡水高度为3m；溢流堰净宽20m，堰顶高程115.70m。
（5）方案五为堰闸结合方案，溢洪闸1孔，每孔净宽6m，闸底板顶高程为111.2m，挡水高度为3m；溢流堰净宽28m，堰顶高程115.70m。
由坝顶高程复核可知，校核洪水时，大坝安全超高为1.52m，因此，校核洪水位不能高于118.18m，以上计算结果可以看出，各方案均满足水库防洪要求。溢洪闸方案经济比较见表1。
表1 溢洪闸方案经济比较表
根据以上技术经济比较，方案五投资最省，但是泄流能力差，调解运用不方便，不利于大坝安全。方案四，堰闸结合方案结构型式合理，运用方便。开挖石方、混凝土方量、总投资均比方案1、方案2、方案3少。因此综合考虑溢洪闸及溢洪道方案比较，最终选定方案四，堰闸结合方案。在原闸址处左岸建溢洪闸2孔，总净宽12m，右岸建溢流堰总净宽20m，堰顶高程115.7m。
3 工程设计
进口段长20m，为钢筋混凝土铺盖，进口宽度由76.4m变为36.4m。两侧进口导墙平面布置呈圆弧状，转弧半径为20m，墙体采用扶壁式钢筋混凝土挡墙。控制段新建溢洪闸及溢流堰、启闭机房、桥头堡等。溢洪闸为2孔，单孔净宽6.0m，钢筋混凝土整体式结构，露顶式平板钢闸门。闸室顺水流向长度10.0m，垂直水流方向15.6m。闸底板顶高程111.2m，闸墩顶高程119.0m。闸墩下游设有防汛交通桥，桥净宽3m，钢筋混凝土板桥。闸墩上游设有检修桥，桥宽1.5m，钢筋混凝土板桥。溢流堰总宽22m，净宽20m，钢筋混凝土实用堰结构，堰顶高程115.7m，堰上设交通桥，桥净宽3m。
4 控制段（溢洪闸+溢流堰）泄流能力验算
推荐方案泄流能力验算成果表见表2。
5 溢洪闸稳定计算
溢洪闸稳定取整体闸室为计算单元，按基本和特殊组合进行分析计算。
5.1 稳定计算
抗滑稳定计算方法。稳定计算方法采用摩擦公式和抗剪断公式进行计算，根据《水闸设计规范》（SL265-2001）的有关规定，计算闸室抗滑稳定，摩擦公式如下：
K=fΣG/ΣH（1）
式中：K为闸室基底面的抗滑稳定安全系数；f为基底面与岩
石地基之间的摩擦系数，取0.65；ΣH为作用在闸室上的全部
水平荷载；ΣG为作用在闸室上的全部竖向荷载。
地震动水压力公式：
F0=0.65ahξρwH20（2）
地震惯性力公式：
Fi=ahξGEiai/g（3）
抗剪断公式如下：
K=（f′ΣG+C′A）/ΣH（4）
式中：K为闸室基底面的抗剪断稳定安全系数；f′为基底面与岩石地基之间的抗剪断摩擦系数，取0.8；C′为基底面与岩石地基之间的抗剪断黏结力，MPa，取0.6；A为闸室基底面面积，m2；ΣH为作用在闸室上的全部水平荷载；ΣG为作用在闸室上的全部竖向荷载。
（3）计算成果。闸室稳定分析及地基应力计算成果见表2。
表2 闸室稳定和地基应力计算成果表
中等风化砾岩岩石较完整，力学强度较高，地基承载力特征值2000kPa，均满足计算结果。经过计算，溢洪闸稳定和地基应力均满足规范要求。
6 溢流堰稳定计算
溢流堰稳定取整体堰身为计算单元，按基本和特殊组合进行分析计算。
6.1 稳定计算
（1）计算方法同溢洪闸计算方法。
（2）计算成果见表3。
表3 溢流堰稳定和地基应力计算成果表
7 结语
综上所述，溢洪道是水库主要泄水建筑物，对水库的安全稳定运行起到至关重要的作用。因此，必须重视对溢洪道的施工和设计。这就需要相关的工作人员要积极学习国内外成熟的溢洪道设计经验，不断提高工程设计水平，以做好溢洪道施工的设计工作，从而确保溢洪道的工程施工质量，以保障水库的正常安全运行。
参考文献
[1]张峰.水库溢洪道方案比选[J].科技情报开发与经济.2008（03）.
[2]王振业.浅谈中小型水库的溢洪道设计[J].建筑科技与管理.2011（12）.
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