黑河引水工程沣峪渡槽混凝土结构病害治理

黑河引水工程沣峪渡槽混凝土结构病害治理许晓会

刘斌

【摘要】:经过沣峪渡槽病害原因分析,采取新技术、新材料、新工艺加固处理,提升混凝土结构整体强度,预防混凝土结构力学性能继续劣化,延长渡槽使用寿命,确保输水安全。加固技术优异、安全可靠、经济合理、施工简便、外观效果好,值得在类似水利工程加固中借鉴。【作者单位】:陕西省水利电力勘测设计研究院;

【关键词】:渡槽加固裂缝碳化阻锈修补补强

【分类号】:TV672.3

【正文快照】:1工程概况及存在问题1.1工程概况沣峪渡槽是西安市黑河引水工程长安段输水暗渠跨越沣河一座输水建筑物,渡槽长度67.48m,设计流量14m3/s,加大流量15m3/s。渡槽下部为现浇钢筋混凝土悬链线板拱排架结构,上部为现浇矩形钢筋混凝土槽箱结构,板拱主跨40m,拱圈采取变截面悬链黑河引水工程百科内容来自于:\o"未添加,点击添加到单词本"黑河引水工程是一项跨流域引水、综合利用大型水利工程。工程是以西安市城市供水为主,兼有农业浇灌、发电、防洪等综合效益。黑河引水工程是以黑河水库为关键水源,以石头河水库为补充水源,石砭峪水库作为备用水源。可从根本上改善西安城市用水难问题黑河引水工程,日前二期建设水库大坝筑高已达第二拦洪高程。这项工程建成后,将有效缓解西安用水担心,满足城市发展需要。西安是中国缺水最严重城市之一,因为多年来西部地域连续干旱程度增加,以及城市发展对水需求增加,一段时间西安曾出现严重水荒现象。供水担心已成为多年来制约这个城市社会、经济发展关键障碍。黑河是渭河一级支流,起源于秦岭深处。１９８７年西安市开启黑河引水一期工程,已建成输水管道８６公里,城市配水管网５６公里,日净水６０万立方米水厂一座,前后将包含黑河径流在内西安周围五大地表水源引入城市,初步缓解了西安水荒问题。

基础情况

黑河引水工程是一项跨流域引水、综合利用大型水利工程。工程是以西安市城市供水为主,兼有农业浇灌、发电、防洪等综合效益。黑河引水工程是以黑河水库为关键水源,以石头河水库工程

水库为补充水源,石砭峪水库作为备用水源,最远引水距离143km,工程全部建成后每年可向西安市供水4.0亿t,日供水规模110万t,相当于西安市现有供水能力1.6倍。工程内容黑河引水工程由五大部分组成:

①金盆水库枢纽工程:在黑河金盆峡谷处修建一座高130m栏河大坝,总库容2.0亿m3,为西安市年供水3.05亿m3,日平均供水量76万m3,每年为农灌供水1.23亿m3,电站装机容量2.0万kw,年发电量7308万kw•h。

②输水工程:输水暗渠总长19km,其中隧洞、渡槽、倒虹、桥涵等建筑物多达174座。输水工程

③水处理工程:在市区南郊曲江池畔修建日处理能力分别为80万t和30万t现代化净水厂两座。

④城市配水管网系统:由曲江池水厂向市区埋设三条直径mm配水干管,加上支管,总长121km。

⑤农灌工程;利用黑河水库供水,浇灌周至、户县农田37万亩。按1994年价格水平,全部工程建设总投资21.36亿元。

黑河引水工程由黑河金盆水库枢纽工程、城市输水工程、净水厂工程、城市配水管网工程及农灌工程五大部分组成。金盆水库枢纽工程金盆水库枢纽工程于黑河峪口以上约1．5km处,距西安市86km。是一项以城市供水为主,兼有农灌、发电、防洪等综合利用大(Ⅱ)型水利工程。枢纽由拦河坝、泄洪洞、溢洪洞、引水洞、坝后电站及古河道防渗工程等建筑物组成。水库按一百年一遇洪水标准(Q=3600m3／s)设计,两千年一遇洪水(Q＝6400m3／s)校核。正常高水位594.0m,汛限水位593.0m,设计、校核洪水位分别为594.34m和597.18m。

拦河坝为粘土心墙砾石坝,最大坝高130m,坝顶长度433m,顶宽llm,坝顶高程600m,上、下游坝坡分别为l:2.2和1:1.8,其中下游坝坡部署有上坝道路。防渗粘土心墙顶高程598.00m,顶宽7.0m,最大底宽83m,上、下游边坡均为1:0.3,心墙与上、下游坝壳间设有水平宽分别为3.0m和5.0m反滤过渡层。坝体填筑总量775万m3。

泄洪洞位于左岸,采取塔式深孔进水口,进口底板高程545．0m,工作弧门孔口尺寸为l0m×l0m,洞身段为“龙抬头”式明流洞,断面为10m×13m园拱直墙式,出口底板高程为493.185m,桃流鼻坎为非对称扩散型,建筑物全长643.39m。泄洪洞设计洪水位下泄流量2421m3／s,校核洪水位下泄流量2450m3／s。

净水工程

溢洪洞部署在右岸,进口堰顶高程578.0m,堰宽12m,堰后为跌落段、下接平流段,洞身为圆拱直墙式明流洞,断面尺寸为12m×14m~10m×11m,出口为舌型扩散挑流鼻坎,建筑物总长471.242m。溢洪洞设计水位下泄洪量537m3／s,校核水位时下泄流量为m3／s。

引水洞位于左岸,进口放水塔总高85.7m,依据城市引水对水质要求,设上、中、下三个分层取水口,高程分别为571.0m,554．0m和514.3m。洞身为直径3.5m压力园洞。出口弧门孔口尺寸2m×2m,弧门前部署有电站引水岔管,弧门后为洞内消力池,消力池末端与电站尾水相接,分别为城市和农灌供水,建筑全长764.17m。引水洞设计引水流量30.3m3／s,加大引水流量34.1m3／s。

坝后电站装置三台HLAl53-LJ-120型水轮机及单机容量4000kw发电机一台、8000kw发电机两台,总装机容量0kw。电站年平均发电量7308万kw•h。

古河道防渗位于金盆古河道左岸,采取帷幕灌浆防渗。帷幕东与水库大坝左岸岸幕相接,在600m高程沿金盆东岭西侧及北岭南侧部署,西止周城公路,幕线全长1384m,总灌浆进尺4.9万m。另外,在金盆北岭垭口处修建一座高13m均质粘土副坝,与灌浆帷幕组成金盆古河道防渗系统。城市输水工程城市输水工程按水源划分为黑河城市引水渠道工程、石头河水库补充水源渠道工程、石砭峪水库备用水源渠道工程三部分。

1、黑河城市引水渠道工程

黑河水库向城市供水由电站尾水渠送入蔺家湾汇流池,与石头河来水汇合

。黑河城市引水渠道自蔺家湾汇流池起,自西向东经过周至、户县、长安至西安市南郊曲江池净水厂,全长86km。渠首汇流池引水高程510.2m,末端出口高程460.5m,渠道比降1／2500,为重力自流输水。渠线沿秦岭北麓坡脚和山前洪积扇而行,沿途横跨嵌峪、田峪、涝峪、沣峪等河流,沟道70余条,穿越神禾、少陵等黄土塬,关键建筑物60余座,累计长约26．86km,其中隧洞12座,长14km;倒虹24座,长11.85km;渡槽17座,长1.01km;暗渠59.1km,包含其它各类建筑物共264座。因为在工程建设过程中增加了石头河供水水源,调整了黑河水库规模,使得整个输水暗渠各段断面和输水能力不一样。

金盆水库(黑河水库)

从枢纽蔺家湾汇流池至见子河倒虹出口段长70.035km,暗渠断面宽3.1m,高3.8m,设计流量14~15m3／s。从见子河倒虹出口至曲江池水厂段长16.18km,在供水规模调整前已施工,渠道断面均为原设计尺寸。其中见子河倒虹出口至甫店汇流池段长1.88km,断面为宽2.8m,高3.4m,设计流量10.3m3／s;甫店汇流池至曲江池水厂段长14.3km,为双线暗渠,暗渠断面尺寸为宽2.5m、高2.7m,设计流量为2×

5.8m3／s。石砭峪水库备用水源渠道在甫店汇流池与黑河引水渠汇合。因为输水暗渠在见子河倒虹出口以下过流能力不够,故在倒虹出口设分流池,修建15.2km输水支线至30万t净水厂,其中Φ2.0m压力管8.2km,隧洞7.0km,设计流量4．0m3／s。

2、石头河水库补充水源渠道工程

石头河水位于西安市以西约143km眉县境内,距黑河峪口约60km。按石头河水库每年向西安市供水9500万m3,并留有多供余地标准,依据黑河水库调整计算城市供水流量,确定石头河补充水源渠道工程设计最大引水流量为6.0m3／s(当黑河水库供水流量最小时),平均流量2.4—3.6m3／s。

金盆水库(黑河水库)

石头河水库灌区东干渠已建成使用,从总干分水闸起至曹南沟东岸全长29.74km,渠道自西向东设计过水能力分为四级,其中:渠首至霸王河段长10.13km,过水能力11.5~13.5m3／s;霸王河至远门河段长6.87km,过水能力8~l0m3／s;远门河至汤峪河渡槽出口段长7.46km,过水能力为4.7—6.0m3／s;汤峪渡槽出口至渠末段长5.3km,过水能力2.2~3．0m3／s。渠首至汤峪渡槽出口全长24.46km,过水能力满足城市供水要求。汤峪渡槽至曹沟段渠道过水能力偏小,需扩大改建。

石头河补充水源渠道工程从汤峪渡槽出口至黑河峪口蔺家湾汇流池与黑河供水水源衔接,全长32．79km,其中改建5.3km,新建27.49km。沿线关键建筑物87座,其中隧洞16座,长23.83km;倒虹12座,长3.2km;渡槽3座,长0.1km;箱涵长5.38km,断面尺寸为宽1.8m、高2.0m。渠道设计最大引水流量6．0m3／s。

3、石砭峪水库备用水源渠道工程石砭峪水库位于西安市以南约30km长安区境内,距黑河引水渠道甫店汇流池8.4km。石砭峪水库作为黑河引水工程备用水源,每年向西安市供水3000万m3,并要求在事故期间按40万t／d供水。石砭峪水库备用水源渠道工程是在石砭峪灌区西干渠桩号3+630处设分水闸,闸后新建输水暗渠3.65km,渠末接黑河引水渠道甫店汇流池,设计流量5.0m3／s。另外,改建石砭峪总干和西干渠4.75km。净水厂工程黑河引水工程设净水厂两座,总生产规模为日生产能力110

万t。

金盆水库(黑河水库)

1、曲江池80万t净水厂

曲江池水厂位于西安市南郊曲江池畔,占地面积450m×

300m,总建筑面积1.6万m2,设计生产能力为80万t／d。一期按60万t／d建设,采取沉淀、过滤工艺,分四个独立净水系统,斜管沉淀池与过滤池面积各为2657m2,清水池体积8万m;金盆水库建成后即改建水厂,将沉淀池改为过滤池,采取微絮凝接触过滤工艺。水厂关键净水建筑物、辅助生产机泵及生产管理,均采取集中管理,分散控制自控系统操作。

2、30万t水厂

因为纳入了石头河水源,在曲江池水厂西南侧,新续建30万t／d水厂一座,占地139亩,与来自见子河输水管相接,进厂水面高程462．9m。工艺步骤为沉淀、过滤,采取隔板反应、乎流沉淀和“V”型滤池。城市配水管网工程净水厂比市中心高45m,故黑河引水工程城市管网基础采取重力供水。由水厂向市区埋设三条直径mm干管,加上支管,Φ400~Φmm管道总长121.4km。对城区和南郊、西郊东黑河

部和东郊西部地域进行重力自流供水。另外在东斜五路设管网加压站一座,加压能力