宝鸡峡渠首加坝加闸工程防洪分析

宝鸡峡渠首加坝加闸工程防洪分析

1回采过程地层和岩石学特征宝鸡峡谷渠道第一个加水口工程位于宝鸡以西11公里的宝鸡峡谷出口。该工程部根据现有重力浆砌石坝进行了扩建和扩建。整个工程由水库和水库后水库组成。灌溉。枢纽工程等级为三等中型工程,坝后电站为小(2)型5等,工程区基本地震烈度为7度。水库总库容5000万m3,有效库容3800万m3,年调节蓄水量0.8亿m3。水库正常蓄水位636.00m,设计洪水位625.10m,校核洪水位634.20m,汛期限制水位630.00m。由于新建闸坝枢纽设有灌溉引水口,加闸工程完建后原有灌溉引水洞将废弃封堵。加闸工程坝址位于宝鸡峡峡谷出口处,系“U”型峡谷末端,坝区分布的岩层有下第三系沉积岩和第四系松散堆积物。沉积岩岩性为砂砾岩,肉红色,粗粒结构,胶结物为钙质和泥质。岩体风化程度轻,左岸弱风化层厚度2m,右岸10m左右,其余均为微风化,岩体完整。在坝址两岸岸坡和河床上分布着第四系松散堆积物,有上更新统风坡积层,全新统冲积层,全新统坡积层,全新统冲积层和全新统人工堆积等。2心线局限性结合关系设计的洪水洞设计灌溉引水洞位于大坝左岸,引水洞进口距坝轴线37.5m,洞长138.0m,其上方为陇海铁路,洞顶低于铁路隧洞洞底33.83m,灌溉孔中心线与陇海铁路中心线的最短水平距离16m。引水洞断面城门洞形,洞底宽5.0m,洞高5.2m,设计引水流量为70m3/s。引水洞进口底高程为606.00m,出口底高程为605.90m。引水洞侧壁和底部用80#水泥砂浆砌片石衬砌,并用2cm厚的80#水泥砂浆抹面;洞顶半圆拱用90#混凝土衬砌,引水洞出口30m长的岩石风化段,采用110#混凝土衬砌。引水洞衬砌时,预留有灌浆孔,衬砌完成后进行了压力灌浆。3灌溉3.1挡水口堵头根据宝鸡峡渠首加坝加闸工程总体设计方案,灌溉引水洞在枢纽工程建成后须进行封堵,堵头与大坝共同承担挡水任务,成为工程主体的一部分,为永久建筑物。因此,堵头按枢纽建筑物的标准进行设计,即按50年一遇洪水设计,500年一遇洪水校核,建筑物等级为3级。3.2洞顶及侧壁衬砌堵头设计全长9.0m,堵头起始断面距灌溉引水洞进口53m。灌溉引水洞洞顶及侧壁衬砌厚度(0.4m)较薄,强度较低,封堵设计将堵头段原引水洞衬砌全部拆除,堵头横断面亦为城门洞形,底宽5.8m,高6.0m。堵头采用C20低热微膨胀大坝水泥混凝土,混凝土抗渗等级W6,抗冻等级F150。3.3隔离稳定计算3.3.1滑动稳定性验算堵头稳定计算参照《混凝土重力坝设计规范(试行)》(SDJ21-78),采用修正的抗剪断强度公式K′=(f′×W+c′×A×α)/P式中K′——按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数;f′——混凝土与岩石或混凝土与混凝土之间的摩擦系数;c′——混凝土与岩石或混凝土与混凝土之间的凝聚力,t/m2;A——混凝土与岩石或混凝土与混凝土滑动接触面面积,m2;α——混凝土与岩石或混凝土与混凝土滑动接触面有效面积系数;W——沿滑动接触面垂直方向上的分力,包括自重、扬压力、顶部水压力等,t;P——作用于堵头上的水平推力,包括水压力和泥沙压力,t。3.3.2材料间抗剪断速率和凝聚力根据地质资料堵头周围砂砾岩岩体完整,无大的断层、裂隙构造面,因此稳定计算不考虑堵头沿构造面的滑动破坏。稳定计算考虑堵头可能发生的破坏,破坏形式主要有有以下3种情况:(1)堵头混凝土与岩石之间剪断破坏;(2)堵头内部混凝土与混凝土之间剪断破坏;(3)岩石与岩石之间剪断破坏。以上3种情况下材料之间的抗剪断摩擦系数和凝聚力的建议值如表1。由表1可以看出,第1种情况抗剪断摩擦系数和凝聚力值最小,在受力相同条件下对堵头稳定最为不利,故将其作为控制条件来计算堵头的抗滑稳定。3.3.3抗剪断强度验算根据《宝鸡峡渠首加坝加闸工程地质勘察报告》,混凝土与岩石或混凝土与混凝土之间的摩擦系数f′取0.8,混凝土与岩石或混凝土与混凝土之间的凝聚力c′取50t/m2。按《混凝土重力坝设计规范(试行)》(SDJ21-78)的规定,抗剪断强度安全系数K′在基本荷载组合情况下取3.0;特殊荷载组合(1)情况下取2.5,特殊荷载组合(2)情况下取2.3。混凝土容重:2.4t/m3库水容重:1.05t/m3泥沙浮容重:0.78t/m3泥沙的内摩擦角:14°混凝土与岩石或混凝土与混凝土滑动接触面有效面积系数α的取值:考虑到堵头顶面与围岩接触面粘结难以保证,堵头侧面与围岩接触面粘结较差,因此在堵头底面α=1.0,堵头两个侧面α=0.5,堵头顶面α=0。3.3.4不同荷载组合时的抗滑稳定验算因正常蓄水位636.00m高于设计洪水位625.10m,基本荷载组合时设计水位只考虑正常蓄水位情况。堵头抗滑稳定计算三种荷载组合时的工况和计算的抗滑稳定安全系数K′如表2。以上3种工况下所计算的抗滑稳定安全系数均大于规范的规定值,堵头的抗滑稳定满足规范要求。4灌浆孔布置为了提高引水洞堵头段围岩的稳定和完整性,降低吸水率,加强防渗效果。固结灌浆孔前后共布置3排,灌浆孔梅花形布置,排距3.0m,孔距1.5m,沿洞周环向布置,径向孔深10m,每排14孔,共42孔,灌浆总进尺420m。固结灌浆在引水洞堵头段衬砌拆除前进行,灌浆压力0.2～0.4MPa。5止堵头混凝土与岩体间渗流量过大的处理堵头和围岩接触面之间尽可能可靠的粘结,防止堵头混凝土与岩体间产生裂缝而产生渗漏通道,这是堵头的薄弱环节,是堵头抗滑稳定的关键所在,为此,采取以下措施对其进行处理。5.1m处设置铜片止水由于堵头混凝土的收缩,在堵头和围岩接触面将形成收缩缝而产生渗漏通道,为此在距堵头上游面1.0m处设置一道铜片止水,止水铜片展开宽度800mm,厚度为1.5mm。在埋设止水铜片时需先在止水周围岩体距上人工凿一开口宽1.5m,底宽0.5m,深0.5m的梯形槽,然后在梯形槽内浇筑C20微膨胀水泥混凝土,同时将一半止水铜片伸入梯形槽混凝土内,另一半伸入堵头混凝土内。5.2灌浆灌浆高度10.5mpa为了防止堵头混凝土和围岩接触面形成的收缩缝产生渗漏,对堵头两侧及顶部与岩石接触面进行接缝灌浆,接缝灌浆总面积138m2,接缝灌浆压力0.3～0.5MPa。接缝灌浆上游侧的止浆片利用止水铜片,下游侧的止浆片埋设在距离堵头下游面0.5m处。止浆片埋设前需凿挖开口宽0.4m,底宽0.2m,深0.2m的梯形槽,一半止浆片伸入梯形槽混凝土内,另一半伸入堵头混凝土内。5.3锚筋的布置为加强堵头混凝土与围岩之间的粘结,在堵头周围岩体上布设ue001φ25锚筋,锚筋排距1.5m,间距1.5m,梅花形布置,锚筋长3.0m,伸入岩体2.0m,埋入混凝土1.0m,锚筋共布设6排,每6排13根。6排水孔和花草洞水库蓄水后,岩体内的水压力增加,对未封堵段引水