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關鍵詞:水庫;公路;路線;設計;
中圖分類號:X734 文獻標識碼:A 文章編號:
地球上最多的資源就是水資源,而我國水資源總量占世界首位,主要集中在國內四川,,云南3省。其中自治區境內,大山中大江大河蘊含的水資源占國內總水資源的60%。所以為了最大程度開發水資源,就要建設各種大型大壩。這樣導致了庫區內(所謂的庫區是指水庫淹沒影響區)水位急劇升高,導致當地的建筑,公路,農田等被淹。而本文中主要解析水庫淹沒影響區公路路線設計要點。結合四川三、四級公路路線設計實踐為背景,進行分析討論。
庫區公路路線設計要點
不同于一般公路之處
由于四川地理環境及地質條件因素的影響,庫區公路路線設計上和一般公路有所不同,主要表現在:
自然條件限制與資金限制,一般公路施工要求指標并不是很高,而庫區公路路線因為地質條件關系對公路施工指標要求非常高。
公路路線設計十分重要,并且精細。一般公路路線設計,可以專業分段設計,然后在整合起來。但是庫區公路路線設計要求,比一般公路路線設計要求還要高。尤其是在四川省內,山路懸崖過多,在設計上只要稍微有一點偏差,就會因為實際地理環境給工程造價帶來明顯差異,在1:2000比例上只要偏差誤差在8%左右就很可能會影響整個工程進行,或者無法施工。因此,為了保證總庫區公路路線達到最佳合理狀態,要求在庫區公路路線設計上,一定要精確,同時還要確保其它有關專業技術可以正常施工。
庫區公路路線考慮因素
庫區公路路線除了與一般公路路線一樣的考慮因素外,還有一些是屬于庫區公路路線必須要重點考慮因素。
庫區公路路線設計上應該重點考慮地形、地質
庫區公路路線設計應該重點考慮地形以及地質兩個主要因素,地形選擇路線是庫區公路路線設計最基本的基礎。但是由于四川庫區公路地質條件種類繁多,有很多不良的地質因素存在,所以庫區公路路線設計上必須受地質條件因素控制。在面對大型成片的不良地質環境應該完全規避,對于可以預防或者可以處理的小型不良地質環境,可以選用其中有利部分進行施工,同時做好好相應的公路安全措施。
庫區水位升降對公路路線的影響
全面綜合考慮因為庫區水位升降帶來的地質災害問題。由于四川地理位置關系,當庫區蓄水后,水壓和水浮力不斷發生變化,導致庫區岸邊地質應力場受到影響,破壞其原本均性,將會發生山體滑坡等地質災害。所以在庫區公路路線設計上應該重點考慮庫區水位上漲后所帶來的地質變化,盡量將公路路線設置在庫區淹沒影響區外邊,或者受庫區水位升降壓力影響小的地質環境當中。
庫區公路路線淺基的影響
庫區公路路線,路基淺基礎的穩定性。由于受到很多不同種類因素的限制,特別在四川這種地質環境下,有些地方難免公路路線要建設在庫區淹沒影響區內。當無法避免的時候,我們要重點考慮路基淺基的穩定性。保證水位上漲淹沒公路路線時,毛細水對路基淺基的影響,保證公路的穩定性。
不同地質條件下庫區公路路線的參考因素
在庫區公路路線設計上,還要結合不同地形地質條件,通過不同的路基形式進行鋪設。平緩的地形條件可以用土基形式鋪設,地質條件好的山路可以通過半山洞路基形式鋪設,地形差,不容易支撐的地方可以用橋梁形式通過等等。總而言之在庫區公路路線設計上設計人員要綜合當地不同地形地質條件對公路路基要求做到充分了解。
庫區公路路線安全因素
加強對后期運營安全。由于公路路線設計上很多都是規避不良地質,在庫內影響范圍內很容易造成集中升降坡現象,在加上四川多變的天氣,處于庫區影響范圍內的路線應該加大重點監控,對運行后期的檢查測速一定要到位,在指標上應該高于一般公路路線指標。
庫區公路路線設計流程及方法
庫區公路路線設計基本上和一般公路路線設計相同,都是從宏觀到微觀,從整體結構逐漸縮小細節的過程。不同的是庫區公路路線設計更加注重“時間方案細部優化”“與其它專業溝通”“實踐方案再爭強優化”三個部分,而一般公路路線設計上對這三個環境相對來說不是很重視。
庫區公路路線控制點分析
庫區公路路線控制點分析主要分為:制定路線的起點和終點,中間控制點,三大部分。對于庫區公路路線來說,由于四川本身地形險峻,不良地質規模比較大,水位上升或者下降都會給周圍地質條件造成變化,使周圍原本不良的地質遭受更大的危險,因為路線設定顯得格外重要。在庫區公路路線設計前,應該充分了解該地區地質條件與地形環境,探查清除所有不良地質條件,來為最終確定路線提供有利的數據支持。
庫區公路路線,線形設計
當庫區公路路線控制點設定以后,可以根據技術標準進行路線設計。通常情況下分:“由大到小”“由小到細”“由細到微”,三個部分進行路線線形設計。
“由大到小”具體是指在整個要鋪設公路路線范圍內找出合理的通行路線走廊帶,在對這些通行路線走廊帶進行對比分析。通常情況下工程研究階段在1:10萬或者1:5萬地形圖上就可以進行研究對比。
“由小到細”在確定公路路線走廊帶范圍內,找出所有可實行的路線進行技術與經濟比較,選擇最佳路線出來,這一步通常在1:1萬或者1:3500地形圖上進行研究對比。
“細到微”是指具體確定路線方案后,對每一小段進行逐一研究。由于四川地理環境因素影響,此段研究通常在1:2000或者1:1000地形圖上進行研究分析。
庫區公路路線設計與其他專業組互動設計與溝通
通過前面所講述的辦法,可以基本上確定了庫區公路路線可行方案,但是路線的設計工作還沒有結束,下一步工作就是與其他專業組進行溝通,例如:路基,隧道,橋梁等專業人員進行必要的溝通。由于公路路線在現場施工的時候有很多地方是受到現場地形地質因素影響,對公路施工標準也不一樣,大大的增加了施工難度,很多地方可能無法達到施工要求,所以跟其他專業組的溝通成為關鍵。
庫區公路路線放樣后在優化調整
根據以上所說的辦法,庫區公路路線就可以進行實地放樣測量。因為地圖上精準度與數據對照真實情況來看還是存在一定模糊性,很多地圖上體現出來的高度與位置,往往跟現實上還存在一定的差距,所以需要結合現實情況不斷的修改調整,直到合理為止。
庫區公路路線安全問題
當最后確定庫區公路路線時,通常要用運行速度對整條路線進行線形驗算,并且根據實際得到的結果對庫區公路線行進行細致的調整。如果實在無法調整的,可以采用安全措施進行保證后期正常運行。尤其是四川境內崇山峻嶺地方特別多,重點防護對象也多,安全措施一定要到位,尤其是對突發事情的預防上,應該綜合全面的考慮。庫區彎道附近更是要多家注意加強防范措施防止車輛墜落。另一方面還需要考慮到工程結構本身安全問題,同時庫區水位上升或者下降對工程結構造成的影響。
總 結:
庫區公路路線建設與一般公路路線建設有很大的區別,最大的區別體現在于工程量的龐大與復雜,整體項目設計要求非常精細。在設計理念上應該遵循,“由大到小”“由小到細”“由細到微”三個過程。同時庫區公路路線方案粗略完成后,要協同其他專業組進行溝通與協商,并且根據其專業人士對現場分析后,重新修改庫區公路路線方案。一條優質的庫區公路路線是靠不斷優化調整方案才能設計出來的。
參考文獻:
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關鍵詞:庫周道路,三原原則,低等級
Abstract: in order to realize the gorge water control project in the overall construction lechang goal, coordinate with reservoir resettlement in the submerged area of the work, according to the general command gorge lechang construction requirements, the library weeks as emergency special project road, following the principle of extrattrestrial "to carry on the design, design standards for mud stone pavement simple road cycling trails. This article through the library weeks road design process generalizations, low level of road design points are discussed.
Keywords: library weeks road, the principle of extrattrestrial, low level
中圖分類號:TV文獻標識碼:A 文章編號:
1引言
樂昌峽樞紐水庫的正常蓄水位為154.5m高程,比蓄水前的武江天然水位壅高五十多米。故水庫蓄水后,水庫左、右岸的大部分現有道路將被淹沒或受淹沒影響。庫周沿線為林場,零星分布有村莊、小學、小水電、武警部隊駐地、電力與通訊設施等,庫區兩岸的現有道路是當地群眾生活、生產與交通出行的主要陸路通道,另外,庫周沿線布置有管埠集中安置點、白雞灘集中安置點及許多分散的移民安置點,移民安置點的施工設備、建筑材料運輸與移民搬遷等也需利用該庫周道路。尤其是施工圍堰擋水后,10年一遇洪水淹沒線以下的庫區移民必須提前搬遷。水庫蓄水前,為了便于主體工程施工使用,并有利于按期完成移民的搬遷安置工作,減少因淹沒道路而需對部分移民進行額外搬遷安置;水庫蓄水后,便于兩岸居民的交通出行,便于庫區客運、木材運輸、汛期防洪搶險的交通使用,便于當地的社會經濟協調發展,因此對水庫蓄水淹沒區的庫周道路進行新建或墊高恢復并盡早建成交付使用是非常必要與迫切的。
2設計要點
水庫蓄水后,左岸的京廣舊鐵路、大源鎮、大源鎮至大長灘簡易道路大部分路段、從九峰水口附近至坪樂公路的部分機耕路及其它零星分散的機耕路與連接便道將被淹沒或受淹沒影響,需進行道路恢復;右岸從坪石鎮至樂昌市沿武江邊的永新路大部分路面高程低于淹沒線,也需進行道路恢復。
2.1庫周道路建設內容
結合水庫蓄水后的淹沒外包線,經過前期對原有交通現狀的詳細勘查,由于沿武江兩岸地形陡峭、條件局限,路線基本是沿兩岸山坡布置,方案較為單一,路線位置可基本確定下來。
庫區左岸:新建庫周道路總長26.824km;
庫區右岸:新建庫周道路總長42.438km。
新建橋梁:左岸大長灘中橋(48m);右岸年九坑中橋(32m)、洪源中橋(48m)、太坑河中橋(80m)、廟坑河中橋(60m);連接左右兩岸的新秦過江大橋(165m)。
2.2選線原則
新建道路擬定路線時主要考慮以下幾條原則:
(1) 應滿足庫區居民生活、生產及防汛搶險的要求,盡量結合移民安置點布置,有利于道路的布置與銜接;
(2) 充分利用地形、地勢;
(3) 選擇地質穩定、水文地質條件好的地帶通過,盡量避開軟基、泥沼、排水不良的低洼地等不良地段;
(4) 路線總里程較短、地形坡度較平緩、轉彎舒順;
(5) 盡量減少環保方面的不利因素;
(6) 盡量避免大開挖,盡量減少棄渣,避開高邊坡等地段,減少水土流失。
2.3設計標準
根據《水利水電工程建設征地移民設計規范》(SL290-2003)及《公路工程技術規范》(JTG B01-2003),結合日常交通量、行車安全、經濟等因素以及當地實際情況,對受淹沒影響的庫周道路,按原道路標準(為單車道簡易道路)進行恢復:
(1) 原路面高于淹沒線的路段,仍然保留,并考慮庫周道路施工期間的維修養路費用;
(2) 原路面淹沒路段,在淹沒線以上地帶重新布置新建道路,路面結構采用厚20cm的級配碎石墊層與厚20cm的泥結石路面,行車道路面寬3.5m,路基寬4.5m,靠山坡側增設邊溝、另一側設置柱式C25砼護欄;
(3) 根據現場地形每隔300m左右設置一處錯車道,錯車道的泥結石路面寬6.0m,路基寬7.0m,錯車道長度為30m,并選擇有利地點設置回車場。
汽車荷載等級:公路-Ⅱ級。
路基設計洪水頻率:參照《公路路基設計規范》(JTG D30-2004)的規定,庫周道路的路基及橋涵設計洪水頻率為20年一遇,庫區新秦過江大橋設計洪水頻率為50年一遇。
2.4線型設計
(1)平面線型:按照路線設計規范,根據平曲線半徑與超高值的關系來設置平曲線的超高值。
按公路等級,路面采用第1類加寬標準設置加寬值。
本路線超高緩和段長度與加寬緩和段曲線長度一致。
(2)縱面線型:縱斷面拉坡及橫斷面設計過程中,注意控制土石方的挖填平衡,發現局部路段挖填方過大,則重新調整路線平面、縱斷面,力求設計過程中挖填土石方盡可能平衡。
2.5路基邊坡設計
路塹挖方邊坡:由于沿線山坡地形較陡,大部分坡度陡于1:1,因此新建道路均采用路塹形式。根據地質情況,按巖體風化程度不同來選取相應的邊坡值。弱、微風化堅硬巖質邊坡采用1:0.3;強風化巖質邊坡采用1:0.5,對特殊路段采用掛網錨噴混凝土護坡加固措施。路塹土質邊坡一般采用1:0.5,對特殊路段采用掛網土釘噴混凝土護坡加固措施。若邊坡地質條件差時,適當放緩至1:1進行開挖。挖方邊坡高度大于10m時,采用分級邊坡,第一級邊坡高度為8m,其余每級均為10m。如果第一級邊坡巖性為硬質巖時,第一級邊坡高度可為10m~12m。每級之間設一邊坡平臺,一般邊坡平臺寬為1m,但邊坡高度超過20m時,邊坡平臺寬為2m。
路堤填方邊坡:填方邊坡根據路基填料種類、地形等條件而定。低填方路基(≤8m)邊坡坡比采用1:1.5。在地面橫坡陡于1:5的填方路段,做內傾2%的臺階處理,臺階寬度不小于1m。地面橫向坡度較陡路段在路堤下方設置擋墻,其中涵洞則與擋墻結合。
2.6路基防護
(1)路塹挖方邊坡防護:
對于路塹挖方高邊坡,采用分級邊坡防護。根據邊坡巖土性質、坡比及坡高情況,對巖質邊坡較陡且巖石較破碎的特殊路段,進行掛網錨噴混凝土護坡;對土質邊坡的特殊路段,采用掛網土釘噴混凝土防護或砼框格護坡。局部出現黃粘土滑坡段采用M7.5漿砌石擋墻支護。邊坡高度超過20m時,邊坡平臺寬為2m。
(2)路堤填方邊坡防護:
對于路堤填方邊坡,在正常蓄水位154.5m高程以下邊坡坡面采用漿砌石護坡進行防護,154.5m高程以上邊坡坡面則采用植草或鋪草皮防護。
2.7橋梁設計
庫周道路沿線的中橋,按照路線走向結合實際地形布置,橋梁法線盡量與水流方向平行,并且在滿足過流前提下使跨度盡量最小,以達到經濟的目的。為了盡可能利用標準圖集的設計資料,各中橋采用標準化跨徑進行設計。為了節省投資,中橋采用預應力砼簡支空心板橋與樁柱式墩臺的結構型式。按規范要求,橋梁設雙車道,全橋寬7.5m =6.5m(橋面凈寬)+2×0.5m(護墻寬),不設人行道,樁基采用嵌巖樁。具體設計為:左岸大長灘中橋為3跨16m、右岸年九坑中橋為2跨16m、洪源中橋為3跨16m、太坑河中橋為3跨16m、廟坑河中橋為3跨20m的預應力砼簡支空心板橋。中橋的結構型式安全耐用、施工方便、景觀協調。各中橋采用統一的結構型式還能大大提高設計效率。
經過水文、地質、河道斷面等多方面綜合考慮選定橋址以及多方案論證比較后,確定新秦過江大橋主橋上部結構為三跨現澆預應力混凝土連續剛構橋,全橋跨徑組合為45m+65m+45m,加上右岸現澆空心板連接跨10m共長165m(不含橋臺搭板長)。在橋臺處各設一道仿毛勒式D120型伸縮縫。橋寬8.5m,為單箱單室結構。下部結構主墩采用雙肢薄壁墩身,墩高40m,墩身截面采用矩形截面,肢距320cm,單肢墩身縱橋向寬80cm。
橋面布置:橋面設雙車道,橋面凈寬為6.5m =2×3.0m(行車道寬)+2×0.25m(側向寬度)。橋梁兩邊各加1.0m寬的人行道,人行道高出橋面0.48m。橋梁全寬8.5m=6.5m(橋面凈寬)+2×1.0m(人行道),設置雙車道。
橋面縱坡和豎曲線指標:縱斷面為平坡。
橋面橫坡:由橋面鋪裝形成1.5%雙向橫坡。
橋面高程:根據通航水位、橋下凈空與梁高,并考慮受風浪的影響,中心橋面高程為166.0m。
新秦過江大橋結構外觀優美、接縫少、剛度大、變形小、自重小、整體安全性好、抗震能力強、行洪通航條件好、施工占地少、施工方法先進、施工工藝成熟、工期有保證、投資少等優點。
2.8涵洞設計
沿線根據集雨面積與匯流量大小及實際情況設置鋼筋混凝土圓管涵、蓋板涵或箱涵,涵洞出口盡量高于水庫蓄水位以保證涵洞排水順暢,因此大部分涵洞基礎需在回填方上進行施工。要求基礎部分采用石渣進行填筑并分層碾壓密實至設計高程。涵洞出口至填方坡腳的坡面采用漿砌石進行防護以保證路基的穩定。若設置涵洞的沖溝不是太深,則設置路肩擋土墻與涵洞進行結合防護。
關鍵詞:砂土地基;處理設計;高路堤;水庫
中圖分類號:U41 文獻標識碼:A1.概述
眾所周知,砂土地基處理的優劣,關系到整個工程的質量。合理的砂土地基處理及適宜經濟的路堤結構設計型式,可以減輕或消除砂土地基對路堤的不利影響。河流漫灘沉積的砂土常表現出以下不利的工程特性:高孔隙比、高壓縮性、高滲透性、弱抗震性能(地震液化及震陷現象)及低抗剪強度等不利工程地質特性。再則水庫區路基地質環境的復雜性、多變性、不確定性,導致營運路堤呈現不同類型及不同程度的地質病害,甚至經反復處治其效果仍然不佳,因此砂土地基處理設計的合理性就顯得尤為重要了。
2.工程概況
高路堤砂土地基位于涪江上游在建某水利水電樞紐工程水庫區回水尾段,按山重二級公路線形設計,瀝青混凝土路面,路面寬8.5m,填高為11.0m~13.0m,路面設計標高667.33m,迎水面堤腳下地面標高655.50m,設計荷載為公路-Ⅱ級;天然河床水位653.00m;其水庫主要特征水位:正常蓄水位658.00m,設計校核洪水位659.43m,死水位624.00m。
3.工程地質概況
①地形地貌
場地位于山區階梯狀斜坡與涪江河漫灘的交接部位之河流沖刷凹岸,以堆積型河流漫灘地貌單元為主,地形總體較為開闊平坦。
②地層巖性
地層主要由第四系沖積層(Q4al)及志留系韓家店組(Sh)地層組成:
砂土,青灰色、稍濕~飽和、結構松散,中上部粘粒含量略重,層厚為6.0m~6.5m。
卵石土,青灰色、飽水、結構稍密~中密,層厚為3.8m~6.8m。
志留系韓家店組地層,巖性以千枚巖為主,遇水易崩解軟化(崩解速度快),抗風化能力較弱。
③地質構造
場地地質構造較簡單,屬相對穩定區;其地震基本烈度取決于強震對工區的影響;地震基本烈度為Ⅷ度,地震動峰值加速度值為0.20g,地震動反應譜特征周期為0.40s。
④水文地質條件
場地地下水以孔隙水為主,賦存于第四系砂土及卵石土孔隙中,主要接受上游江水補給,排泄于涪江或其下游;據水質分析報告表明,其水質類型為HCO3-Ca型水,PH=8.6,對混凝土和鋼筋混凝土具微腐蝕性。
⑤場地地基土及路堤填料主要物理力學指標
砂土層:標貫擊數標準值為3擊,孔隙比1.15,粘粒含量12.16%,不均勻系數32.17,天然C值5.6KPa,天然φ值10.3°,壓縮模量3.3MPa,承載力基本容許值[fa0]=60KPa。
卵石土層:超重型動力觸探擊數標準值為6擊,飽和容重23.3KN/m3,變形模量23MPa,承載力基本容許值[fa0]=350KPa
路堤填筑料(千枚巖道渣填料):為高分散性的土料,壓實后遇水極易崩解;天然固結不排水剪C值20KPa,φ值25°;天然容重19.8KN/m3;干容重19.2KN/m3,最優含水率13.5%,壓縮模量12MPa。
4.砂土地基處理方案的選擇與設計
4.1砂土地基處理方案選擇
高路堤對地基的承載力及沉降量的控制要求較高,而天然砂土地基是不能滿足其上述兩方面的要求,因此務必對其采取工程措施進行處理,就目前的地基處理技術而言,對可應用于砂土地基處理的七種預案結合建筑物的荷載性質、基底反力特性、巖土工程條件、施工工期、施工機械設備及使用材料等進行綜合分析,宜優選高壓噴射注漿法及強夯法對地基進行處理。在基于高路堤砂土地基處理要求達到的預期目的:“消除或減小地基土沉降(差異沉降)并確保工后地基土沉降量在其允許的范圍內;消除砂土的地震液化現象(液化沉陷),整體提高砂土地基承載力的同時,普遍提高地基土的抗剪強度指標值以確保高路堤及其地基的穩定性”。再結合經濟對比分析(經收資調查與技術經濟分析),最終選擇強夯法加固處理砂土地基,因它具有施工簡單、加固效果好、快速(能適應施工工期的要求)和經濟等優點。
4.2砂土地基處理設計
本工程在類比參照區內砂土應用強夯法加固地基的有關試驗資料的基礎上,結合水庫區高路堤運行的特殊地質環境(水庫特征水位、特殊水文地質條件等)及計算結果提出如下設計與施工技術要點:
1、強夯設計參數的選定
應根據現場的工程地質條件和工程運行環境的要求,正確地選定各個強夯參數,才能達到有效而經濟的目的。強夯參數包括:單擊夯擊能、最佳夯擊能、夯擊遍數、遍間間歇時間、加固范圍和夯點布置。
(1)單擊夯擊能
據堤基覆蓋層的厚度并結合加固影響深度,按梅納經驗公式估算出采用1000KN.m能級加固影響深度可達7.0m(α=0.7),能滿足本工程加固的要求,因此確定采用1000kN.m的能級。大量的事實及研究文獻資料指出從沖擊能、錘重和落距三者關系分析,普遍認為增大錘重的效果優于增大落距,基于上述理論出發,設計中結合施工單位所能提供的機械設備及施工周邊環境,設計因此
選用錘重100KN,落距10m,錘徑1.8m的設備。
(2)最佳夯擊能
恰當地選擇夯擊擊數,是取得強夯效果的一個重要方面,擊數少則達不到夯實效果,擊數過多,超過夯擊能的飽和狀態,夯實效果增加不明顯,也很不經濟;大量的實踐證明,砂土最佳夯擊能一般以5000kN.m為宜;因此主夯擊點的基本夯擊擊數為5擊,同時還要求最后兩擊的平均夯沉量不大于5cm;夯坑周圍地面不應發生過大的隆起,不因夯坑過深而發生提錘困難。
(3)夯擊遍數
根據堤基砂土覆蓋層厚度、巖土性質及建筑物的部位確定采用夯擊遍數:第一、二序列強夯夯擊點均采用2遍重錘跳夯;第三、四序列強夯夯擊點夯擊2遍;當每一序列每一遍夯畢平場后,再次復夯;最后進入2遍低能級滿夯,落距3.0m-5.0m,夯擊數一般不小于3擊,錘印搭接,以確保夯擊土表層密實度在空間上的均勻性。
(4)間歇時間
強夯的地基土為砂土,其上下又為卵石土,均為強透水層,強夯時只會產生瞬時超靜孔隙水壓力,故在強夯施工中遍間可不考慮間歇。
(5)加固范圍
為避免在夯后的土中出現不均勻的"邊界" 現象,從而引起建筑物的差異沉降及地基土抗剪強度指標空間上不均勻性;因此,其處理范圍應大于建筑物基礎外緣的寬度,宜為基底下設計處理深度的1/2至2/3,并不宜小于3.0m。結合地基及高路堤穩定性計算(最危險工況)確定臨河方最小加寬值為6.0m。
(6)夯點布置
夯點按正方形布置,正方形布置給夯機留出通道,施工方便。結合堤基覆蓋層土的性質及加固影響深度,確定夯距為5.0m,夯點布置詳見圖1。
圖1強夯夯點布置平面圖
(7)強夯試驗
強夯施工前應進行強夯試驗,據擬定的強夯參數,提出強夯試驗方案,進行現場試夯。因為砂土地基,試夯結束一周后就可對試夯場地進行檢測,一般采用鉆探取樣進行室內土工試驗(若采樣的確困難,可采用靜力觸探試驗)、重型動力觸探、標準貫入試驗等,將檢測數據與夯前測試數據進行對比分析,并為正式強夯施工提供可靠的強夯參數修正設計之依據及施工工藝作保障。
2、強夯施工技術要點
(1)首先將強夯處理范圍邊界線、護腳墻的墻踵及墻趾線用測量儀器測放出,同時在范圍邊界線以外埋設控制基樁,將其范圍線以內的砂土開挖至標高653.50m,并對護腳墻之墻踵及墻趾線各外延0.5m,且將其范圍的砂土開挖至652.50m;再用級配卵石土,采用反挖機分三層攤鋪;待整平至標高655.00m后進行強夯試驗,以確定合理的強夯施工參數和工藝。
(2)夯擊序次按第一、二、三、四序列順序進行夯擊,同時用測量儀器按上述夯擊序列依次測放出夯點位置,并作好標識,并測量場地高程。
(3)強夯施工順序須從路線左側依次推進,止于路線右側,有利于強夯產生的瞬間超靜孔隙水壓力的釋放,消散時間只有短短數分鐘,可不考慮遍間間歇,故可連續作業。
3、質量控制
(1)檢查施工過程中的各項測試數據和施工記錄,不符合設計要求時應補夯或采取其它有效措施。
(2)場地檢測的數量,應根據場地復雜程度和建筑物的重要性確定,對于簡單場地上的一般建筑物,每個場地地基的載荷試驗檢測點不應少于3點。
4、地基處理效果分析與評價
對試夯區進行了原位測試及采樣室內試驗(大型直接剪切試驗),將測試的地質參數作為評價及設計的主要依據。
砂土層:標貫擊數實測標準值為13擊(稍密),飽和容重19.0KN/m3,孔隙比0.55,飽和C值11KPa,飽和φ值21°,壓縮模量6.5 MPa,[fa0]=130KPa。
卵石土墊層:超重型動力觸探擊數標準值為8擊(中密);相對密度Dr=0.75,飽和C值0KPa,飽和φ值33.5°;飽和容重23.3KN/m3;天然容重22.5KN/m3;壓縮模量20MPa;干容重21.5KN/m3;最優含水率5.5%;[fa0]=350KPa。
(1)砂土地基承載力驗算
在工后進行砂土地基承載力驗算時,作了如下計算簡化。先將車輛荷載換算成土柱高(當量高度0.79m);以654.50m高程面為計算控制基面,墊層上表面受其上覆路堤填土自重壓應力的作用,其作用力通過一定厚度的卵石土墊層擴散后傳給砂土地基,在進行自重壓應力計算的同時,按《公路橋涵地基與基礎設計規范》JTG D63-2007中的規范性公式,對砂土的承載力作驗算時,選定竣工為其驗算工況的同時,以路中土體結構層次及層厚作為計算的控制依據。其計算過程及結果如下。
等效于基礎底面的壓應力(路堤填土土體自重應力):
等效于基礎底面處的自重壓應力:
Pgk′=γh=22.5kPa
墊層底面處的附加壓應力(按條基計算):
P0k=b(P0k′-Pgk′)/(b+2ztanθ)=83.09kPa
墊層底面處土的自重壓應力:
墊層底面處經深度修正后的地基承載力容許值:
經計算并滿足下式要求,P0k+Pgk≤γR[fa]
即83.09+62.90=145.99<1×188.3=188.3kPa
γi-參與計算的第i層填土的容重,地下水位以下的填土則采取浮容重(KN/m3);hi-參與計算的第i層填土的層厚(m);z-設計墊層厚度(m)。
(2)砂土地基沉降計算與評價
水庫路堤所發生的沉降、位移和拉裂變形,是水庫蓄水反滲于路堤在架空或疏松結構部位等首先產生濕陷及地基本身不均勻沉降疊加共同作用的結果。鑒于此,地基在使用期內不發生較大沉降和不均勻沉降的控制尤為重要,也是保證路堤安全、穩定的關鍵。基于水庫路基運行的特殊環境,在對砂土地基實施強夯的同時,對路堤高程654.50~659.43m段回填透水性材料并采用沖擊式壓路機碾壓,以確保路堤填料本身充分壓實及產生微弱的沉降;事實上,對于砂土地基在施工期間即可完成其最終沉降量的80%以上,能確保路基工后沉降≤500mm(規定的允許值)。當正常蓄水至658.0m后,采用《公路橋涵地基與基礎設計規范》JTG D63-2007中規范性公式進行了墊層壓縮量計算,其中砂土地基沉降量采用《碾壓式土石壩設計規范》DL/T 5395-2007中規范性公式按分層總和法計算,其計算過程及結果如下:
S=Scu+Ss;Scu=Pm.hZ/Ecu
分層總和法計算式:
式中:s-墊層地基沉降量(mm);scu-墊層本身的壓縮量(mm);ss-下臥砂土層沉降量(mm);Pm-墊層內的平均壓應力(MPa);hz-墊層厚度(mm);
Ecu-墊層的壓縮模量(MPa);Pi-第i計算土層由路堤填土荷載產生的豎向壓應力(MPa);Ei-第i計算土層的壓縮模量(MPa);hi-第i計算層厚度(mm);
路基任一點的附加應力由路基矩形分布荷重和三角形分布荷重所引起的堅向應力疊加而得,附加應力按下式計算:Pz=KT.q
Pz--路基任一點的附加應力;q--矩形或三角形分布荷重;KT--應力系數,按《碾壓式土石壩設計規范》DL/T 5395-2007中的表G1和G2查取。
①砂礫墊層:由m=0,n=2/8.5=0.235,查表G1并經內插計算KT=0.965;由m=15/20=0.75,n=2/20=0.1,查表G2并經內插計算KT=0.032;
堤基土自重引起的豎向應力:13.3×2=26.6KPa
矩形或三角形分布荷重:
Scu=0.25017×2000/20=25.0mm
②砂土層:由m=0,n=4.65/8.5=0.547,查表G1并經內插計算KT=0.791;由m=0.75,n=4.65/20=0.233,查表G2并經內插計算KT=0.0746;
堤基土自重引起的豎向應力:
13.3×2+9×2.65=50.45kPa
Ss=0.25945×2650/6.5=105.8mm
③砂卵石層:由m=0,n=11.55/8.5=1.36,查表G1并經內插計算KT=0.437;由m=0.75,n=11.55/20=0.578,查表G2并經內插計算KT=0.169;
堤基土自重引起的豎向應力: 13.3×2+9×2.65+13.3×6.9=142.22kPa
SL=0.27088×6900/20=93.45mm
沉降計算控制深度按規范應算至路堤附加應力等于路基自重豎向應力20%處的深度,但因下伏層為千枚巖,就不必在作沉降計算了;總之,工后沉降總和: S=25.0+105.8+93.45=224.25mm<500mm(規范規定的允許值)
(3)地基土地震液化評價
據強夯區測試的地質參數按《建筑抗震設計規范》GB 50011-2010進行地基砂土地震液化評價,在地面下20m深度范圍內,液化判別標準貫入錘擊數臨界值可按下式計算:
液化判別標準貫入錘擊數基準值N0取12,經計算表明地基土砂土在地震作用下不液化。
結束語
地基處理方法繁多,如何從中選擇經濟可行的地基處理方案就顯得極為重要了,需結合建筑物的功能、地形、地貌部位及運行環境等綜合確定;本案例采用強夯處理高路堤砂土地基,在減少沉降量及抵抗液化能力等方面達到了預想的效果,達到了以土治土之目的。不失為一種經濟、簡便、快速有效的地基改良方法。只要條件允許(施工條件及周邊環境許可),是值得在地基處理中首選的一種方法。
高填方路堤地基勘察的深度與廣度應引起重視,力求其準確性;以確保地基處理設計的合理與經濟性,力求避免設計方案的重大修改,釀成施工延誤和不必要的經濟損失。
參考文獻
[1]JTG D63-2007.公路橋涵地基與基礎設計規范[S].
主要包括3個方面的內容:
1.1工程地理位置
本水庫是以灌溉、縣城供水為主,兼有農村人畜飲水的綜合利用工程,主要是解決5個鄉鎮的農田灌溉及江口縣城的供水問題,以及農村人畜飲水問題。工程壩址位于縣城西面的錦江閔孝河段一級支流英溪河下游河段上,壩址距縣城12km,距閔孝鎮5km,305省道從壩址下游約1km處通過,另有鄉村公路通往壩址及庫區,交通較為便利。
1.2工程等別及建筑物級別
1.2.1工程等別及建筑物級別
本工程由首部樞紐、灌區工程和縣城供水工程3部分組成,水庫總庫容1500萬m3,壩型為拱壩,最大壩高50m,屬中壩;灌區總面積2893hm2,縣城供水人口8.38萬人,鄉鎮農村人畜飲水供水23720人,總干渠渠首設計引用流量3.52m3/s;縣城日平均供水15571m3/d,最大日供水量20242m3/d。灌區工程還包括兩座泵站,其中舒家龍泵站裝機容量4×1250kW+3×900kW,何家壩泵站裝機容量3×1000kW。可研報告審查意見中,同意本工程水庫規模中型、工程等級為Ⅲ等,其樞紐主要建筑物如大壩、溢流表孔、放空底孔、放水管為3級,灌區建筑物泵站為3級,渠道及渠系建筑物、供水管道及其它建筑物為5級,臨時建筑物如導流建筑物為5級。初步設計階段按照審查意見及規程規范對工程等別及建筑物級別復核如下:根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252—2000)、《灌溉與排水工程設計規范》(GB50288—99)及《泵站設計規范》(GB50265—2010)的規定,本工程為III等中型工程,樞紐主要建筑物大壩、溢流表孔、放空底孔為3級建筑物;灌區及供水工程為小(1)型,灌區泵站為3級建筑物,渠道及渠系建筑物、水池、縣城供水管道為5級建筑物,臨時工程為5級建筑物。
1.2.2洪水標準
本工程地處山區,根據工程等級、規模及擬定的各建筑物級別,從而確定相應的洪水標準如下:
1.2.2.1首部樞紐建筑物洪水標準
拱壩及溢流道、放空底孔洪水標準按50a一遇(P=2%)洪水設計,500a一遇(P=0.2%)洪水校核;消能防沖建筑物設計洪水標準按30a一遇洪水設計。
1.2.2.2灌區及供水區建筑物洪水標準
灌區泵站建筑物洪水標準按30a一遇(P=3.33%)洪水設計,100a一遇(P=1%)洪水校核;縣城供水管道、渠道、渠系建筑物按10a一遇(P=10%)洪水設計,涵洞洪水標準按10a一遇(P=10%)洪水設計。
1.3工程布置及建筑物
1.3.1首部樞紐工程布置
水庫位于英溪河與閔孝河匯口上游約2.1km,距江口縣城約15km,江口縣城與水庫之間分布有大量的農田、村寨、公路干線等,為保證緊急情況下能快速放空水庫,水庫設置放空底孔。根據選定的壩線及壩型,其首部樞紐布置為:拱壩+壩頂溢流表孔+右岸重力墩+放空底孔+取水口及放水管+環境放水管。大壩壩型為C15混凝土雙曲拱壩,建基面高程404m,最大壩高50m,兩岸壩肩段置于弱風化下至中上部,壩頂寬4m,壩底最大寬度12m,大壩厚高比0.24。壩頂高程為454m,壩頂長113.354m,溢流表孔處設交通橋,交通橋寬為4.0m,為保證人行安全,壩頂上下游面均設欄桿。上壩公路布置于右岸,從下游面由交通洞穿過孤峰通往左壩端。重力墩布置在右壩端,底板高程430m,頂面高程454.0m,總高24m,順水流方向頂部寬15m,底部寬25m,沿壩軸線方向長33m,墩體材料為C15混凝土。溢洪表孔布置在河床段頂中部,溢流凈寬48m,堰頂高程449m,堰頂不設閘門控制,溢流堰為WES型實用堰;為方便運行管理,溢流堰頂布置交通橋,橋面寬4m,3個橋墩坐落在溢流堰斜坡至溢流堰反弧段位置,橋墩厚1m,寬6m,高11m。放空底孔靠溢流壩右側布置,軸線方向與拱中心線成23°角,進口底板高程424.17m,孔身斷面尺寸2.0m×2.5m,設事故檢修平板鋼閘門一扇。根據壓坡設計要求,出口斷面尺寸縮小為2.0m×2.0m,設弧形工作鋼閘門一扇,在433.67m高程設置啟閉機室,布置一臺啟閉機。底孔全長35m,出口采用挑流消能。取水口及放水管位于右壩段,樁號0+020.366,采用塔式取水,采用塔式取水,取水口底板高程433.0m。沿水流方向依次設固定式攔污柵、檢修閘門。喇叭口后為閘門井,高21m,事故閘門后設通氣兼進人孔,閘門井后設漸變段,長3m,圓孔后接放水管。放水管沿河岸通過懸崖段,經Φ1.6m錐形閥后進入消力池。放水管總長222.5m,明管布置,光面管。錐形閥布置閘室內。在放水管末端地形平緩的位置布置消力池,使水流平穩進入總干渠,放水管1~2#鎮墩之間地形稍緩的位置設Φ300環境水管,兼作放水管的放空設施。
1.3.2灌區工程布置
1.3.2.1灌區分布
根據灌區地形、地質條件,結合灌區耕地、水源等特點,將灌區分成3個大片區:1)第一片區為總干渠片區,包括本下游至塘坎寨洞灣一帶,本片區大部分灌面已由銅東灌區英溪引水工程解決,渠系配套工程已于2009年完成,水源來自英溪河,保證灌溉面積260hm2,修建本將截斷其水源。因此,本將還原其灌溉流量,并覆蓋本總干渠與英溪引水渠兩個高程之間的農田40hm2,本將為此300hm2農田提供灌溉水源,為自流灌溉。2)第二片區為塘花干渠片區,包括龍回至壩盤之間的錦江兩岸廣大農田,由塘花干渠解決,灌面共計884hm2,其中改善灌溉面積20hm2,為自流灌溉。3)第三片區為凱德干渠片區,包括黑巖、雙岑、洪坪、何壩、凱里、革張壩等江岑公路沿線的高山缺水地區,灌面共計1750hm2,其中改善灌面60hm2,為提水灌溉。
1.3.2.2渠系布置
為覆蓋上述灌區范圍,經布置:1)第一片區有總干渠和英溪支渠,總干渠自水庫引水沿英溪河右岸至1+664處跨過英溪河經水銀溝、周家屯、水泥廠至塘坎寨,長15.903km;英溪支渠為已建渠道,沿英溪河左岸至魚糧溪村,再經水銀溝、周家屯、水泥廠、塘坎寨、五里橋直至洞灣,長約15km,分布高程比總干渠低10余m。2)第二片區有塘花干渠、塘花干管和壩盤支管,塘花干渠從塘坎寨經滑石板、龍回,在廟灣跨過閔孝河,沿閔孝河右岸布置壩干管順河而下直至壩盤電站壩址位置,長13.665km,其中塘花干渠長4.125km,塘花干管長9.45km;壩盤支管從壩盤電站壩址沿閔孝河右岸順河而下至壩盤椅子灣水庫,長9.45km。3)第三片區有凱德干渠、舒家龍泵站、洪坪支管(長4.549km)、岑洞坪支管(長2.21km)、何壩支渠(渠道長2.05km,管道長10.4km)、何家壩泵站及渠系建筑物。凱德干渠在水泥廠處從總干渠分水跨過閔孝河,經凱德、蛇灣寨至舒家龍泵站,渠線4.7km;舒家龍泵站從舒家龍蓄水池提水至569m高位水池和天堂650m高位水池;洪坪支管從569m高位水池引水經大灣、圍子邊、張海溪至小土坪高位水池,管線總長4.549km;岑洞坪支管在大灣從洪坪支管分水,通過壓力管線經陶嶺、下寨、上寨至譚井高位水池,管線總長2.21km;何家壩支渠從天堂650m高位水池引水,以明渠型式通過天堂,再采用壓力管線經格洋溪、三道河、店上、沙壩直至何家壩,引水線路總長12.45km;何家壩泵站從何家壩蓄水池提水至雷打坪840m高位水池。
1.3.3供水工程布置
本工程城鎮供水對象為江口縣城,規劃的新水廠位于江口縣城西側城郊的沙子坳,原始地面高程410~440m。本項目負責將水采用自流方式引至沙子坳。充分利用灌溉總干渠,從水庫至塘坎寨一段,利用灌溉總干渠引水,即是將縣城供水所需的0.3m3/s流量疊加到總干渠,再從塘坎寨修建供水管道平行公路布置,經過五里橋、基北自流至沙子坳水廠位置。縣城供水的引水線路總長18.603km,其中總干渠長15.903km,供水管道長2.7km,引水渠道兩側設置柵欄,以保證渠道水質不受污染,供水管道采用埋管型式布置,以適應城郊地帶的運行和管理。鄉鎮供水及農村人畜飲水涉及到閔孝鎮、雙江鎮、民和鄉等3個鄉鎮,供水范圍較為分散,本工程只為各受水點提供水源,供水管網、供水設施等根據國家政策另行解決。初步設計作了如下規劃:1)閔孝鎮供水:受水點位于水庫附近,且水庫水位能滿足供水自流要求,由閔孝鎮從水庫自行引水或從總干渠上自行引水。2)雙江鎮總干渠沿線村寨的農村人畜飲水由各村組自行在總干渠引水或總干渠末端的水池引水。3)雙江鎮天堂片區的農村人畜飲水由各村組自行在天堂坪高位水池引水。4)洪坪片區的農村人畜飲水由各村組自行在洪坪支管沿線或小土坪高位水池引水。5)岑洞坪片區的農村人畜飲水由各村組自行在譚井高位水池引水。6)何家壩片區的農村人畜飲水由各村組自行在何家壩水池引水。7)凱里片區的農村人畜飲水由各村組自行在雷打坪高位水池引水。
2優化效果說明
設計優化主要采用新工藝、新思路、新材料,結合工程現場精打細算,以期以最節約的方式做出符合規范要求的工程產品,節約社會資源、創造社會財富。其優效果主要體現在兩個方面:
1)節約工程投資、簡化工程施工,使項目總承包者獲得直接的經濟效益。由于初步設計階段已經按盡量節約工程投資的思路設計,本階段雖然有一定的優化余地,但在沒有做具體工作之前,并不能得出一個具體的效益數據。
關鍵詞:輸水工程 駝峰管段 負壓 調節池
1 工程概況
廬山位于江西省北部,長江、鄱陽湖之畔,是國家重點風景名勝區,其主要水源是地處特級 保護區內的蘆林湖。由于廬山旅游業的快速發展,生活用水量急劇增加,用水需求已超過了蘆林湖的正常供水能力。據測算,至2010年,蘆林湖的平均年缺水量將達到97×104 m3 。為保護蘆林湖的水質和湖面景觀,并滿足供水要求,特興建了蓮花臺水庫供水工程,主要包括一座取水水庫、一座取水泵站和一條DN400、長約4.6 km的輸水管道。工程設計供水能力為1.22×104 m3/d,流量為0.16 m3/s,將蓮花臺水庫的蓄水輸送到蘆林湖,以增加蘆林湖的蓄水量,提高蘆林湖的供水能力。
工程采用2臺水泵并聯供水(另有1臺備用),水泵設計揚程為1 225 kPa(122.5 m), 流量為288 m3/h,安裝高程為881.6m。取水水庫的正常蓄水位為912 m,死水 位為887 m。輸水管道進口(即水泵出口)的樁號:-78.5 m,管中心高程:882.3 m,輸水管道出口的樁號:4476.33 m,管中心高程:993.02 m,按自由出流設計。整個輸水管道系統的總水頭損失系數∑R=1 042.773(這里R=Δh/Q2,Δh 、Q分別是對應的水頭損失和過流量),其中管道出口附近約600 m管段(含駝峰管段)內 的主要節點參數如表1所示。
表1 輸水管道出口附近管段主要節點的有關參數 節點
樁號
(m) 節點管
中心
高程
(m) 管段
長度
(m) 原輸水管道布置情況 增設調節池后情況 工況1 工況2 工況1 工況2 壓力
水頭
(kPa) 內水
壓力
(kPa) 壓力
水頭
(kPa) 內水
壓力
(kPa) 壓力
水頭
(kPa) 內水
壓力
(kPa) 壓力
水頭
(kPa ) 內水
【關健詞】供水;管道;水廠;設計
1、工程簡況
陸川縣清湖水庫集中供水工程是一個以供水為主的水利工程,陸川縣清湖水庫集中供水工程最高日供水量測算到2030年最高日需水量為1.1995萬m3/d,由此確定本工程供水規模為1.2萬m3/d。清湖水庫正常蓄水位為83.78m,死水位為74.38m。有壓隧洞位于主壩右側,出口接壩后電站,裝機容量95kw。本工程從清湖水庫壩后電站的壓力管分出岔管取水,規劃水廠地面高程為64.0m,死水位與水廠間高差為10.38m,距離6km,可實現無動力輸送原水。清湖水庫水質較好,水體不受污染,水體常年達到或優于《地面水環境質量標準》(GB3838-2002)的Ⅲ類水體標準。工程建成后,將解決清湖鎮區(含紅山農場)、以及沿途8個行政村大部分人的用水問題,現狀(2012年)52630人,遠期(2030年)70643人。
2、工程布置及主要建筑物
2.1工程總體布置
清湖水庫為多年調節水庫,水質較好,是鄉鎮供水的理想水源,經水量平衡計算,按規劃水平年預測需水量1.2萬m3/d。清湖水庫能滿足用水量的要求。原水取水口選在清湖水庫放水隧洞的出口處,從原電站壓力鋼管分岔引出,經輸水管道引至水廠進行凈化處理,輸水方式采用重力流無動力引水,單管布置,管徑為DN=450mm;水廠布在清湖鎮區西北側大塘江村附近的山坡上,生產規模1.2萬m3/d,原水經凈水廠凈化后,通過加壓泵站加壓至設計水壓54m,最后通過配水管網供給用戶,管徑φ90~450mm。
2.2輸、配水工程
1)輸水管設計
清湖鎮輸水干管始于清湖水庫輸水隧洞末端,止于清湖鎮水廠,單管布置,管長5975m。管道沿途經過蚊龍、上鋪嶺、榕樹環、那百垌、羅子田、垌尾最后到達清湖鎮水廠。此輸水干管的總設計流量為0.147m3/s。為便于工程的運行和管理,結合各輸水線路沿線地形和地質情況,輸水管道擬盡量采用淺埋式布置方案。清湖水庫至清湖鎮水廠公路兩側基本無建(構)筑物,輸水干管可沿公路的內側(靠山側)埋設。
2)配水管網設計
結合本工程地質條件以及供水對象,配水管網采用樹枝狀布置,并選用鋼纖管和PE管。其中管徑小于250mm以下的采用PE管,管徑大于250mm采用鋼纖管。配水管網總長51.78km。
2.3凈水廠設計
水處理構筑物生產能力按最高日供水量1.2萬m3/d,除以每天工作時間24 h確定,即500m3/h。
水廠工程包括生產建筑物、水廠附屬建筑物、廠區環境設施等。生產建筑物包括絮凝池、沉淀池、過濾池、清水池,水廠附屬建筑物由辦公室、值班室倉庫等組成。凈化系統是本工程的主要部分,由絮凝池、沉淀池、加藥加礬室、過濾池、清水池等項目。
1)絮凝(反應)池
凈水廠凈化系統凈化規模為1.2萬m3/d,系統工作時間每天按24小時計,根據用水量(包括5%的水廠自用)計算結果得知,凈化系統平均時用水量為525m3/h。
反應池分8個反應室,每個反應室串聯起來。反應池有效水深3.3m,存泥高1.5m,超高0.3m,總高5.1m,平面尺寸為2.60×2.60m。
2)沉淀池
沉淀池工作時間按24h計,進水流量與反應池相同,為525m3/h。采用斜管沉淀池,水在斜管內的上升流速采用v0=2.5mm/s。經計算,沉淀池的尺寸(長×寬×高)為12.5m×6m×5.68m。
3)過濾池
根據計算清湖水廠凈化系統設計流量分別為525m3/h。參照全國通用建筑標準設計圖集S775,凈化系統選用兩組S775(八)320m3/h重力無閥慮池,流量共640m3/h滿足要求;單池平面尺寸為4.1×4.1m,總高4.74m。
4)清水池與消毒
清水池容積按日供水量的10%~20%計算,本工程日供水量為12000m3,選兩個1500m3的方形清水池使用滿足要求。清水池單池邊長28.7m,池高4.5m,池頂覆土高度為1.0m。
5)加氯、加藥設計
投藥間設置氯酸鈉原料間、鹽酸原料間、二氧化氯制取室、礬庫、加礬間、化驗室、值班室、辦公室。投藥間內配備有二氧化氯、混凝劑的儲存、配制、投加系統。
2.4加壓泵站
加壓泵站設在清湖水廠內,泵站共設四臺水泵,三臺工作一臺備用,水泵型號為KQSN250-N6,揚程為54m。加壓泵站平整后室內地面高程為60.2m,采用單層單列式布置,單層式磚混結構,機組間距為4.0m,寬6.5m,長19.0m,為了滿足水泵檢修的要求,在泵房內設一臺2.0t電動葫蘆。
3、機電及金屬結構
3.1 水機設備
清湖鎮水廠供水日變化系數為1.3,由于供水的重要性,加壓泵站考慮設置四臺水泵,三臺工作一臺備用。
根據供水工程要求,加壓泵站供水流量為900m3/h,單臺水泵流量為382 m3/h,供水揚程為48.24m,三臺工作一臺備用。從“水泵系列型譜”擬選水泵型號及參數:KQSN250-N6,H=54m,Q=382m3/h,n=1480r/min,水泵吸入口徑250mm,吐出口徑DN=150mm、必需汽蝕余量2.9m,電機功率90kW,泵重511kg。
3.2 電氣工程
清湖水廠的動力負荷均采用0.4kV電壓供電,1回10kV電源進線引接于附近的10kV線路線路,設降壓變壓器一臺,型號為S13-500/10,額定電壓比為10±5%/0.4kV;0.4kV電壓母線設2面GCS型成套低壓開關柜,1面GCS型成套無功自動補償柜,1面ZX-2動力箱。另設1臺400kW柴油發電機組接于0.4kV電壓母線上作為備用電源。
3.3 金屬結構
為了能將絮凝沉淀池底沉積物快速有效排出,在絮凝沉淀池上配備1臺吸泥機(移動臺車式)。
凈化系統各建筑物的埋件、埋管及閥門等算入各建筑物的水處理設備內,輸、配水管網的金結算入相應的管附件內。
4、結語
陸川縣清湖水庫集中供水工程是新建項目,工程任務是解決清湖鎮區及鎮區周邊村屯的用水問題,現狀(2012年)52630人,遠期(2030年)70643人。工程設計從清湖水庫取水,經輸水管道引至規劃水廠,凈水處理采用常規工藝,經加壓后通過配水管網向用戶供水。本工程項目實施后,將為清湖鎮區、以及鎮區周邊村屯提供豐富干凈的水源,促進了地區經濟快速發展,具有明顯的社會效益。經過論證,技術可行,經濟合理,對環境無不良影響。
參考文獻:
[1]林繼鏞.水工建筑物(第五版).中國水利水電2011.8.
關鍵詞:水庫;溢洪道工程;設計思路;設計布局
水利工程關乎社會民生,在新時期人均物質生活水平顯著提升背景下,對于工程設計提出了更高的要求。作為水利工程中重要組成部分,水庫溢洪道工程質量高低將直接影響到水庫的安全,尤其是在汛期和泄洪期,盡可能降低安全因素帶來影響。在水庫溢洪道工程設計中,需要充分把握水庫溢洪道的設計布局、水庫溢洪道水力計算和結構計算,提出設計合理性,提升我國水力工程建設質量。由此看來,加強水庫溢洪道工程設計研究十分關鍵,對于后續工作開展具有一定參考價值。
1水庫工程中常見的問題
1.1洪水期間的問題
在水庫溢洪道工程中,洪水期間出現的問題十分嚴重,作為保障水庫安全的基礎設施,水庫溢洪道所起到的作用十分突出。但是由于造價不合理,水庫設施不完善,所以在水庫溢洪道設計標準上存在一定的不合理性,洪水數據偏小,這就導致后續設計的溢洪道尺寸不合理,難以滿足實際要求。尤其是水庫溢洪道運行條件較為惡劣,長期受到水體和風體的影響,巖石風化現象十分嚴重,致使水庫溢洪道的泄洪能力偏低,在洪水期間為水庫安全埋下了嚴重的安全隱患。
1.2水庫溢洪道布置和設計問題
在水庫溢洪道布置和設計方面,由于距離大壩進出口太近,所以壩肩和溢洪道之間的距離過于單薄。加之進出口并未建立專門的護砌,所以一旦發生洪水事故很容易造成壩肩崩塌,埋下嚴重的安全隱患。在水庫溢洪道設計中,由于平面彎道過大,收縮性較強,洪水期間對于水庫的泄洪能力帶來不同程度上的影響,尤其是水庫溢洪道布置的彎道大多數是在下坡處。水流流式不斷變化,兩岸水面差距十分明顯,水庫凹岸的水面不斷提升,并且水流流速較快。這種現象將導致延平直段由于水流流速和沖擊力較大發生拆沖現象,影響到水庫整體的泄洪能力,帶來的影響十分深遠。如果水庫緩流處收縮過于強烈,可能產生較為明顯的流態變化情況,進而對溢洪道砌面產生嚴重的沖擊力,工程施工難度更大。也正是由于水庫投入資金限制性較大,如果砌筑高度較高,相應的需要投入大量的資金費用,在一定程度上對水庫泄洪能力和安全產生直接的影響。
1.3水庫溢洪道工程設計方法不合理
由于水庫溢洪道工程設計涉及內容較廣,在平面和剖面設計中可能存在不同程度上的缺陷,進而影響到溢洪道陡坡設計缺陷和不足的出現。主要是由于水庫溢洪道布設具有非山坡性特點,所以底部并未進行充分的反濾砌筑防護,可能出現不同程度上滲漏水現象,進而發生嚴重的滑坡事故,對水庫安全帶來嚴重的破壞和影響。與此同時,在設計中由于重視程度不高,邊坡的厚度不均勻可能產生嚴重的滑坡事故,進而對水庫泄洪能力產生影響,帶來較大的沖刷力。由此可以看出,當前我國水庫溢洪道工程設計中還存在一系列缺陷和不足,除了上述問題以外,還包括一些結構基礎和泄洪能力上的缺陷,可能出現水流沖擊力較大,水庫砌筑防護裂縫漏水,影響到工程的建設安全,還有待進一步完善和創新。
2水庫溢洪道的設計規劃
2.1水庫溢洪道的設計布局
在水庫溢洪道工程設計中,需要結合當地的地形、地貌和水文條件,保證經濟投入合理性,后續施工活動可以安全有序進行。如果水庫附近有山,建設水庫溢洪道是合理的,如果施工區域較為狹窄,水庫溢洪道可以選擇側槽式進行施工,有助于提升水庫溢洪道泄洪能力。水庫溢洪道設計布置中,主要是在堅硬平面上,盡可能的縮短線路距離,避免彎道的出現。同時,出口與壩體之間的距離越遠越好,這樣可以有效避免后續滑坡或泥石流對水庫溢洪道帶來破壞。(1)進口段。一般情況下,進口段的形狀為喇叭形,這樣是為了降低損失和地形因素限制,根據實際情況適當的設置彎道。設置的彎道盡可能保證平緩,避免受到較強的沖刷影響;溢洪道壩面設計為梯形或是四邊形,水流速度在1s/h以下,可以不適用砌護墻。反之,如果與附近建筑物在一定范圍內連接,可以適當的增加切護長度和厚度。(2)控制段。為了保證洪水期間泄洪能力,水流速度均勻,應該保證進口水流和建筑物保持垂直,根據地形條件有針對性的設置控制斷面,確定泄洪流值。一般情況下,巖基單寬流量大概在50m3/s以上,除了一些小型水庫進水口設置引流以外,水庫溢洪道的寬度應該控制在3h以下。如果斷面寬度較大,布設間距應該控制在10m~15m之間。(3)陡坡和急流段。在陡坡和急流段的設計中,可以選擇直線法,進而避免坡體和彎道產生的流態負壓問題。故此,在水庫溢洪道設計中需要因地制宜,根據具體的地形、地貌和水文條件來確定引流形式。(4)消能段。陡坡和急流段的尾端需要安設一個效能裝置,結合溢洪道地形和地質條件有針對性選擇裝置型號。在溢洪道末端選擇多級躍流形式,促使水庫的泄流方向可以控制在壩角的100m~150m左右。但是,對于消能工具的選擇,如果是非巖基的消能工具,絕大多數情況下是采用底流效能方式.末端配置消能池。水庫洪流階段,池流量處于一個較為平穩的階段,可以選擇消能檻形式來滿足實際需要。水庫洪流是遠驅式,可能對砌護帶來嚴重的沖刷作用。針對此類情況下,可以選擇差動式消能裝置,水庫溢流道末端坡度較陡情況下,應用挑射效能模式作用更為突出,還可以有效避免消能池的使用,降低工程量和資金投入,提升工程建設經濟效益。
2.2水庫溢洪道水力計算
(1)進口段水力計算。進口段水力計算主要是選擇查爾諾門斯基法,從下游控制面反推上游控制斷面的水面曲線變化情況,并且得出具體的數位高度,確保泄洪時水庫的水位計算結果精準度。(2)陡坡和急流段的水力計算。陡坡和急流段的水力計算方法較為多樣化,可以采用b2型降水曲線方法進行計算。(3)消能工具水力計算。在水庫溢洪道底流式效能設備計算時,通過巴什基洛娃圖方法進行計算,步驟簡單,可以更快的得到計算結果,保證計算結果精準度,降低計算時間。一般情況下,在溢洪道建設中,更多的選擇尺寸較大的消費設備,所以想要獲得準確的水利工程效能情況,應該建立模型進行試驗分析,得出更加準確的結果。(4)側槽段的水利計算模式。在溢洪道側槽段水力計算中主要是通過扎馬林法,這個計算模式中將將流假定值是均勻的,但是實際情況下確實動態變化的,所以只能計算得出一個模糊結果,與實際情況存在一定的差異。尤其是近些年來,水利工程的水流量和能量關系的計算不斷深化,計算方法也在不斷創新,在了解池流情況基礎上,由于側槽式溢洪道水流內進沖擊力較大,所以導致水流的流態變得更加復雜,計算難度較高。
2.3水庫的結構計算
為了保證水庫建筑物結構穩定性和安全性,這就需要在結構計算中能夠選擇合理的計算方法,除了對于坡面擋土墻的計算以外,還要對其他方面內容進行詳細計算和分析。在陡坡砌護厚度計算中,主要是為了保證互動安全,設置可伸縮沉陷縫,避免洪水期間砌護體受到影響坡向發生變化,加劇阻力。
3結語
綜上所述,水庫溢洪道工程設計中,作為水利工程中重要組成部分,設計合理與否將直接影響到工程整體建設質量,這就要求設計人員充分把握水庫溢洪道的設計布局、水庫溢洪道水力計算和結構計算,提出設計合理性,提升我國水力工程建設質量。
參考文獻:
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