宫山嘴水库除险加固工程方案研究

宫山嘴水库除险加固工程方案研究

1施工条件1.1洪水、坝坝如何有效发挥水利工程建设作用宫山嘴水库是大凌河上的大型综合节水工程。位于辽宁省建昌县6公里的宫山嘴市。水库于1958年9月开工兴建。1960年大坝合拢截流,至1976年7月竣工,2003年又进行了除险加固改造。先后完成的除险加固工程有主坝、副坝、输水洞、溢洪道、电站等。水库设计洪水标准为100年一遇,设计洪水位为75.05m,相应库容为10010×104m3;水库校核洪水标准为10000年一遇,校核洪水位为77.95m,相应库容为12863×104m3;水库正常蓄水位为73.70m,相应库容为8115.2×104m3;水库死水位为62.36m,相应库容为2158×104m3。水库主坝为黏土心墙砂壳坝,心墙顶高程为78.1m,坝顶高程为80.10m,防浪墙顶高程为81.40m,坝顶长为457.5m,坝顶宽为5.5m,最大坝高33.7m。副坝为黏土和粉质黏土均质坝,长230.5m,坝顶宽5.5m,高9.1m。本次工程加固的主要任务是主坝上游部分坝坡和下游坝全部坝坡拆除重建、主坝左坝头新建回车场;第一输水洞进行防渗处理,更换进口工作门、检修门和起闭机室房屋修缮等;溢洪道下游护坦部分拆除重建;新建上游码头等。1.2建昌县宫山嘴水库位于辽宁省建昌县宫山嘴乡,距建昌县城6km。坝下有朝阳-青龙公路在大坝下游400m处通过,与右坝头绥中——青龙公路T字相接,对外交通十分方便。1.3降水量分布在坝址下游9km处有建昌县气象站,根据30多年的观测资料分析气象条件。年平均降水量为582.5mm,年最大降水量为846.2mm,年最小降水量为406.1mm,年内降水量分布极不均匀,50%以上降雨集中在7～8月;多年平均蒸发量1856.6mm左右;多年平均气温8.1℃左右;多年平均风速为2～4.3m/s,多年平均最大风速为18m/s。1.4空间运距10km本工程需要的主要建筑材料钢筋、水泥、木材从建昌县购买。炸药由建昌县公安局供应,直接运输到工地。平均运距10km。骨料和块石等当地材料从建昌县砂石场购买合格的级配料,平均运距50km。1.5施工用水、能耗和通信条件施工用水利用水库水源。施工供电利用水库现有电源。施工通讯利用水库现有的通讯线路。1.6施工期间的水文本次工程与水流有关的工程项目为主坝上游坝坡拆除重建,其施工时段为第一年汛后至第二年汛前。施工期水文见表1。2施工指南2.1洪水重现期确定宫山嘴水库为大Ⅱ型水库,工程等别为二等,主要建筑物级别为2级。根据《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2004规定,相应的施工导流建筑物为4级,导流建筑物洪水重现期应为20～10a。由于本工程导流建筑物使用期短,坝址以下20km内无重要城镇、工矿和企业,即使导流建筑物失事也不会造成巨大损失,因此本工程导流建筑物洪水重现期取下限值,确定为10年一遇。本次工程与水流有关的工程项目为主坝上游坝坡拆除重建。其施工时段为第一年汛后至第二年汛前。其导流设计流量为非汛期10年一遇流量71.6m3/s。2.2大溢洪道洞上游坝坡处理高程为70.8m,施工时,水库水位必须降至69.0m以下,以保证坝面施工安全。水库第一输水洞进口底高程54.0m,洞径1.6m,最大泄量为20.06m3/s。第二输水洞进口高程较高,泄流量小。溢洪道堰顶高程67.7m,堰顶净宽108m,设有9扇12m×6.5m的弧门,最大泄量为6562m3/s。施工导流设计来水量,由溢洪道下泄。施工中,日常来水由第一输水洞下泄。溢洪道泄流能够保证施工导流设计流量时库水位在69.0m以下。3主要施工方法3.1主储水池3.1.1挖掘回车场,填筑坝面原上游坝面干砌石护坡采用人工拆除。人工倒运到马道上后,装机动翻斗车运输到左坝头,填筑回车场。人工在坝面上斜坡运输,平均运距30m。机动翻斗车水平运输,平均运距350m。运输路需将马道临时加宽。3.1.2汽车运输运输坝面碎石采用人工拆除。人工倒运到马道上人工装机动翻斗车运输到坝后,再用1m3挖掘机装10t自卸汽车,由大坝左侧经坝下和上坝公路运输到左坝头,填筑回车场。运输路需将马道临时加宽。人工在坝面上斜坡运输,平均运距50m。机动翻斗车水平运输,平均运距350m。自卸汽车平均运距1km以内。3.1.3运输坡面运输块石护坡采用人工拆除,人工从坡面上倒运到坝后,1m3挖掘机装10t自卸汽车运输到主坝背水坡培厚坝坡。人工平均坡面运输30m。自卸汽车水平运输1km以内。3.1.4副坝下游混凝土制备模板、钢筋在副坝下游平台处制作。人工运至工作面。预制块在副坝下游平台处预制。采用0.4m3拌和机拌制混凝土。混凝土和石料采用1t机动翻斗车场内运输。预制块采用10t汽车运输到坝顶,汽车式起重机吊装。3.1.5公路上坝公路铺平外购的碎石和块石料暂时堆存在下游坡脚下。碎石部分用10t自卸汽车经坝下公路到右岸上坝公路,运至坝顶,(平均运距1km以内。)再用人工溜槽坡面上平均运50m铺平。块石部分用机动翻斗车沿左坝头坝坡施工道路平均运输350m到马道上,人工在坝面上平均运30m,块石采用人工砌筑。3.1.6返回车间，土壤回填回车场土石方回填利用拆除的上游风化护坡石和下游碎石护坡料。少量不足部分,利用码头开挖料回填。振动碾压实。3.1.7沥青路沥青混凝土从建昌县城购买。采用3500L沥青洒布机摊铺,12～15t内燃压路机压实。3.1.8支撑墙和混凝土地板用0.4m3混凝土拌和机就近拌制砂浆,人工施工。3.2主水洞施工3.2.1预防和处理防渗灌浆洞内使用手风钻机钻孔,采用自上而下、孔口封闭、高压循环灌浆。变形伸缩缝和缺陷裂缝处理在洞内搭设脚手架,人工处理。3.2.2砂浆碎石护坡用0.4m3混凝土拌和机就近拌制砂浆,人工施工。3.2.3关闭机室地板维护用0.4m3混凝土拌和机拌制砂浆,人工搭设脚手架施工。3.2.4工作桥钢筋混凝土加固用0.4m3混凝土拌和机在坝顶就近拌制混凝土,人工搭设脚手架施工。3.3溢流道建设3.3.1基坝材料保护在被拆除和被保留混凝土分界线上,用手风钻打一排防震孔,用来保护被保留的混凝土。拆除混凝土采用手风钻钻孔,导爆管硝铵炸药爆破,靠近保留边缘的部分用风镐撬挖。开挖弃渣采用1m3挖掘机装10t自卸汽车运至主坝背水坡培厚坝坡。平均运距1.5km。3.3.2坝背水坡下坝厚坝坡土方开挖采用1m3挖掘机装10t自卸汽车运至主坝背水坡培厚坝坡。平均运距1.5km。石方开挖采用手风钻钻孔爆破,1m3挖掘机装10t自卸汽车运至主坝背水坡培厚坝坡。平均运距1.5km。3.3.3基础和消耗池混凝土的制备在护坦和消力池下游用0.4m3拌和机拌制混凝土,机动翻斗车平均运输100m直接入仓,人工浇筑。震捣器震捣。3.4上游码头3.4.1导爆管硝铵爆破开挖边界线采取预裂爆破。采用手风钻钻孔,导爆管硝铵炸药爆破。弃渣用1m3挖掘机装10t自卸汽车运至主坝背水坡培厚坝坡。平均运距1.5km。3.4.2混凝土砌块0.4m3混凝土拌和机在码头附近就近拌制混凝土,人工施工。3.4.3砂浆石楼梯外购块石料暂时堆存在下游坡脚下,用10t自卸汽车经坝下公路到右岸上坝公路,运至坝顶,平均运距1km以内。人工砌筑。3.5金属结构安装第一、第二输水洞的启闭机和闸门更新,采用汽车式起重机在主坝坝顶吊装。4工程施工及措施为使材料上坝和弃渣运输,需修筑施工临时道路如下:(1)主坝上下游马道加宽:为方便出渣和上料,施工时将主坝上游70.8m高程和下游61.0m高程马道各临时加宽。上下游共约850m长。(2)下游坡脚和坝下游左、右侧的材料临时运输道路,共约1000m长。(3)溢洪道出渣路:在溢洪道左导墙内侧,铺筑施工道路,长度约350m。(4)坝顶路面恢复:工程结束后,将施工破环的主副坝坝顶路面恢复。长度为700m。5厂、预制件厂和内部显著资本投入施工临时工程尽量布置在水库管理用地之内。钢筋、模板加工厂、预制件厂和库房设在副坝下游、管理局墙外;砂石等外购材料堆放场设在主坝下游坡脚下;主坝混凝土拌制在左坝头回车场;溢洪道和输水洞的混凝土、砂浆和灌浆液采用就近拌制。6地球平衡本工程的开挖拆除料,除填筑左坝头回车场外,其余均培厚主坝背水坡。土石方平衡情况,见表2。7边坡保护施工时期本工程从第一年8月初开始施工准备,第一年9月正式开工,第二年9月结束。冬季12、1、2月不施工,施工总工期为14个月。第一年8～9月中旬施工准备。9月中旬前应将库水位放到69.0m高程以下。主坝施工工期:第一年9月,拆除主坝下游护坡;第一年9月中旬至第一年11月中旬,拆除主坝上游护坡。同时填筑左坝头回车场。第二年3月中旬至6月中旬,施工上游混凝土护坡。第二年6月初至8月末,修筑下游护坡。第二年8月,铺筑回车场路面。墙体理石贴面、主坝左坝头回车场警卫室在第二年6、7月份施工。输水洞施工工期:第一年9月中旬至第一年10月末,进行第一输水洞防渗处理。第一年10、