石仁子河水库工程特征及防洪特征

石仁子河水库工程特征及防洪特征

1石仁子沟水库分层开发石仁子沟水库位于乌鲁木齐东山区芦草沟乡南侧的石仁子沟，距东山区政府20公里。坝址的地理坐标:东经87°48′,北纬43°48′。石仁子沟水库上游控制流域面积26.94m2,多年平均径流量3.8×108m3,本工程规模属小(Ⅰ)型,水库设计库容1.926×106m3。此灌区由于没有水库调蓄,造成了大量的水资源流失,并且春灌缺水。该水库以灌溉为主,兼防洪、旅游、养殖等用途,水库建成后对乌鲁木齐市东山区芦草沟线的农牧业生产发展将起到重要作用。石仁子沟水库由土工膜心墙拦河坝、导流放水涵管、溢洪道等部分工程组成。土工膜心墙坝设在石仁子沟近沟口2～3km的河谷狭窄地段。以土工膜心墙坝横剖面加以说明:此坝基础处理为6m双排固结灌浆,单排帷幕灌浆11m,其上为砼趾板,砼趾板与复合土工膜防渗连接,土工膜规格为300g/0.8mm/300g。复合土工膜设置坝体中心位置,土工膜上下游两侧为20cm宽<0.5cm的细砂保护层及0.8m宽砂砾石过渡料,以土工膜为界,其上游区由下而上为碎石土及主堆石区组成;其下游区由下而上为碎石土,50cm反滤料包围主堆石区,在其后为排水棱体,1083m以上为次堆石区,砼防浪墙呈“L”型,布置在坝顶端上游处,大坝上游面为干砌石护坡,下游为草皮栅格护坡,其特性为:死水位为1093.74m,正常水位为1106.91m,设计洪水位为1107.28m,校核洪水位1107.5m,死库容为2.0×105m3,总库容为1.92×106m3,坝顶宽为6m,坝高为41.08m,上游坡比为1∶1.7,下游坡比为1∶1.8。1.1苏集石仁子沟气候特征石仁子沟发源于乌鲁木齐东部山区浅山丘陵地带,河流自南向北流出浅山带后,以下称为芦草沟河,流经乌～奇公路进入昌吉回族自治州米泉境内。石仁子河水库坝址位于大石头沟与石仁子沟汇合口下游2.8km,控制流域面积26.9km2。石仁子沟流域位于半干旱气候区,冬季严寒,夏季酷热,降水较少,蒸发较大,春秋季不甚明显,昼夜温差较大,具有寒热多变的典型大陆气候特征。石仁子沟洪水主要由夏季局部地区暴雨形成,有些年份冬季积雪较厚,春季气温回升快,易发生春季融雪洪水。经实测,石仁子沟最大夏洪洪峰流量6.2m3/s,最大春洪洪峰流量4.22m3/s。石仁子沟冬季以泉流补给为主,河水冬季一般不结冰,仅在极寒年份内略有冰寒、岸冰,但持续时间不长。1.2工程地质和工程施工工程位于乌鲁木齐山前坳陷与雅马里克山隆起接触带附近,燕山运动和喜马拉雅构造运动,使该区产生一系列褶皱变形以及老断裂的新活动,主要构造线方向为NE～NEE向,主要结构面为压扭性。水磨沟—石仁子沟断裂(F3)为该区主要断裂构造,分别位于坝址上、下游4.0～2.0km处。工程地震基本烈度为8度。坝址河谷为“U”型不对称河谷,右岸坡低缓(30°～40°),左岸坡高陡(50°～70°),沟底宽40m左右,相对高差50～80m。坝址两坝肩岩石基本裸露,岩性为砂岩和泥质粉砂岩,河床覆盖层厚5～12.5m。2焊接和制造土工膜该工程为土工膜垂直防渗铺设,在新疆水库设计施工中并不多见,土工膜焊接施工及过渡料、坝壳料施工方法如下:2.1坝底土工膜复合土工膜制作土方开挖→岸坡及坝基石方开挖→砼趾板洗筑→固结灌浆→帷幕灌浆→复合土工膜→过渡料、坝壳料施工→上游干砌护面、下游栅格草皮、防浪墙施工→坝路面施工。2.2土工膜的热合工艺土工膜现场施工质量是本工程防渗的关键工序,是本工程成败最重要的工序之一。经各方多次试验土工膜采用焊接施工。(1)材料规格:300g/0.8mmPVC/300g,幅面2m×50m,每卷材料要三证齐全,到货后对材料的各项技术指标进行复测。(2)施工前对土工膜进行焊接试验。试验时使用的焊机应与正式施工焊机相同。施工采用ZDR—2500型自动爬行热合焊机。做好气温、风速、湿度、焊接温度和行走速度的记录,并做抗拉试验,断裂强度不小于母材的80%,且断裂位置不在焊缝上。(3)每幅土工膜坚持错缝焊接,重复接点越少越好,避免接点产生质量问题,土工膜搭接留边处采用喷刷丙酮雾液进行布膜分离。(4)施工时,土工膜平放在宽木板上,宽木板要摆平,易于热合焊机行走方便。焊接搭接宽度为10cm,热合焊机行走不到处或损坏处采用手工焊枪进行施焊。(5)主膜焊接后,两侧无纺布采用缝合连接,每次施工焊接2幅为宜,施工到位后再进行焊接下一幅。土工膜施工时,幅面纵向和横向都应保持一定的松驰度,以防大坝沉陷变形而损坏土工膜。(6)在三幅片的接点处进行加膜处理,以保证节点质量,加膜幅片尺寸为30cm×30cm。加膜处理后,节点处由原来二布一膜变为二布三膜。(7)施工时焊机行走速度为2.5～3.0m/min,焊膜温度为250℃～280℃。(8)焊接完成后作质量检查。质检采用充气验漏,充气压力为0.1MPa,充气持续1min压力值减少<0.2MPa为合格。2.3坝底基层材料(1)土工膜上下游为0.2m宽细砂保护层及0.8m过渡料,其余为坝壳料,在细砂保护层及过渡料施工时采用“挡板法”,在施工土工膜上下游时先施工细砂保护层及过渡料再施工坝壳料。施工时用30cm宽木模板紧贴土工膜两侧放置一排,另一排木模板放置细砂保护层外界面,先人工填充细砂保护层,再填放过渡料,其次再施工坝壳料,施工时保证细砂保护层及过渡料的厚度。(2)铺料采用“后退法”,细砂保护层及过渡料每30cm填筑一次,铺设2次后与坝壳料厚度控制60cm左右进行坝壳料碾压施工,由于工作面较大,几种料可同时上坝施工,控制交叉作业时间,可采用分期进行土工膜上下游的施工,并尽量减少分块数量,采用“后退法”施工时,使细小块石充填于架空或凹陷处,形成较平整的顶面。在填筑过程中对超出表面的冒尖石或大块石进行挖除处理,靠近岸坡边界接坡处用砂砾料铺填,防止大料集中或架空。(3)施工时边坡控制100cm左右履带方,边坡采用三角尺测坡挂线,防止过大的边坡盈亏。施工4～5层坝壳料后,采用1m3挖掘机挖除履带方,留20cm左右保护层,人工精确修正边坡。(4)细砂保护层及过渡料采用HZR250型平板振动打夯机和1t电动夯板。坝壳料用推土机整平,碾压采用16t平板振动碾压实。各种料进入坝面后经检测含水率在15%～20%之间,碾压时不再进行洒水。(5)碾压顺坝轴方向行走,碾迹重合>0.3m,不漏压,并尽量靠近左右岸坡,边角用夯机分层夯实。对过渡料及坝壳料进行骑缝碾压,当坝体坝筑到15m左右时,对上下游边坡进行斜坡碾压,斜坡碾压采用10t斜坡振动碾,220型推土机牵引振动,保证斜坡密实。3pe聚乙烯土工膜乌鲁木齐东山区石仁子沟水利工程土工膜垂直防渗的设置型式为新疆首例,此种型式在国内也是少有的。工程此时也正在施工中,已达高程1095m。已建成工程的使用效果较好。工程采用300g/0.8mmPVC/300g聚氯乙烯复合土工膜较之PE聚乙烯土工膜,其最大优点是:①焊缝布膜脱离较易,采用丙酮喷刷即可解决,PE膜则不行;②PVC聚氯乙烯有