【文章內(nèi)容簡介】 1kPa擊cm/s位次　稱　壩體低液限粉土 183104　1低液限粉土 185104壩2低液限粉土 185104　3粘 土 820104基4低液限粉土 215104　5低液限粉土 2354工程布置及建筑物設計 年度工程內(nèi)容根據(jù)省發(fā)改委、水利廳下達的2006年度林七水庫除險加固工程年度投資計劃，綜合考慮除險工程的輕重緩急，確定林七水庫第一批工程的建設任務和規(guī)模如下：a)擴建南泄洪閘：保留北側2孔底部工程，拆除兩側翼墻、護坡，在其南側擴建同結構同尺寸的兩孔新閘，擴建后泄洪閘為4孔，總凈寬20m，。設計標準為50年一遇，校核標準為200年一遇，開敞式鋼筋混凝土結構，閘北增設橋頭堡。更換原2孔閘門和啟閉機，4孔閘門均采用露頂式平面定輪鋼閘門，啟閉設備選用卷揚式啟閉機。增設檢修閘門。b)新建朱劉溝閘：由于副壩接長后截斷朱劉溝排水出路，應新建朱劉溝閘，作為副壩接長封閉工程組成部分，排澇標準為5年一遇，。采用鋼筋混凝土箱式涵洞，進出口用砌石扭面與洞身連接。鑄鐵閘門，手電兩用螺桿啟閉機。 設計依據(jù) 工程等別及建筑物級別林七水庫控制流域面積387km2，對應庫容3489萬m3，，設計灌溉面積19萬畝，根據(jù)《防洪標準》及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》的規(guī)定，林七水庫的工程等級為Ⅲ等，相應主要建筑物級別為3級。鑒于水庫防洪安全的重要性，而且是商丘市供水的生命工程，本次除險加固，林七水庫的主要建筑物洪水標準重現(xiàn)期，設計為50年，校核為200年。 設計基本資料 文件a、河南省水利設計院1986年編《三義寨引黃供水工程規(guī)劃》；b、2003年12月，商丘市水利建筑勘測設計院編寫的《河南省民權縣林七水庫大壩安全鑒定報告》；c、河南省水利廳2003年12月31日安全鑒定審查意見；d、水利部大壩安全管理中心壩函[2004]86號林七水庫三類壩安全鑒定核查意見；e、2004年10月商丘市水利建筑勘測設計院勘測隊提供的《林七水庫壩址區(qū)巖土工程勘察報告》；f、商丘市水利建筑勘測設計院2005年8月《河南省民權縣林七水庫除險加固工程初步設計報告(修改稿)》及圖集；g、淮河水利委員會2005年12月29日淮委規(guī)計[2005]594號文《關于發(fā)送河南省民權縣林七水庫除險加固工程初步設計審查意見的函》；h、河南省發(fā)展和改革委員會2006年2月21日豫發(fā)改設計[2006]173號文《關于民權縣林七水庫除險加固工程初步設計的批復》；i、河南省水利廳2006年12月19日豫水計[2006]123號文《河南省水利廳關于下達2006年病險水庫除險加固工程中央預算內(nèi)投資計劃的通知》；j、商丘市發(fā)改委2007年1月4日商發(fā)改投資[2006]90號文《關于轉發(fā)下達2006年病險水庫除險加固工程中央預算內(nèi)專項資金(國債)投資計劃的通知》。 規(guī)程、規(guī)范a、中華人民共和國水利部《水閘工程管理設計規(guī)范SL17096》；b、中華人民共和國水利部《水工混凝土結構設計規(guī)范SL/T19196》；c、中華人民共和國水利部《水閘設計規(guī)范SL2652001》；d、中華人民共和國水利部、能源部《水利水電工程設計洪水計算規(guī)范SL4493》；e、《水利水電工程等級劃分及洪水標準SL2522000》； f、中華人民共和國交通部標準《公路鋼筋混凝土及予應力混凝土橋涵設計規(guī)范》；g、《公路橋涵設計通用規(guī)范》JTG D602004；h、中華人民共和國水利部、能源部《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》SL3032004；i、《碾壓式土石壩設計規(guī)范》SL2742001；j、《水利水電工程土工合成材料應用技術規(guī)范》SL/T22598；k、《水利工程水利計算規(guī)范》SL10495；l、《防洪標準（GB502011994）》；m、《水工建筑物抗震設計規(guī)范》SL20397；n、《水利水電工程設計防火規(guī)范》SDJ27890；o、《建筑滅火器配置設計規(guī)范》GBJ14090；p、《水利水電工程設計工程量計算規(guī)定）》SL3282005。 基本資料(一)河南省水利廳2003年12月31日《林七水庫大壩安全鑒定報告書》安全鑒定結論:a、林七水庫建在黃河故道上，下游有四座梯級水庫，庫水位高于兩側地面6～8m，保護區(qū)內(nèi)有民權、寧陵、睢縣縣城及隴海、京九鐵路、連霍高速公路、310國道等重要交通設施，地理位置非常重要。b、經(jīng)分析，水庫現(xiàn)狀防洪標準可滿足《防洪標準》（GB5020194）的要求。c、主、副壩填筑質(zhì)量差，壩體干密度合格率僅為28 %；壩體填筑材料為低液限粉土，局部有粉細砂，不符合規(guī)范要求；副壩壩體單??；兩泄洪閘施工質(zhì)量也很差，閘室及上下游結構損壞嚴重。工程質(zhì)量評定為不合格。d、壩基、壩體均為低液限粉土，滲透性大，~104cm/s，壩前無防滲、壩后無反濾排水設施，運行中下游壩坡普遍滲水，壩后有砂沸、管涌現(xiàn)象。主壩滲流安全性為C級。e、主壩抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。f、南泄洪閘上、下游翼墻傾斜失穩(wěn)；北泄洪閘閘墩及上下游翼墻裂縫嚴重，且有發(fā)展。結構安全性為C級。g、泄洪閘鋼筋混凝土閘門嚴重碳化、鋼筋外露，啟閉設備陳舊落后，螺桿彎曲變形，不能正常運用。金屬結構安全性為C級。h、根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，地震基本烈度為Ⅶ度，經(jīng)復核，為輕微液化等級，抗滑穩(wěn)定、壩體應力均滿足要求。i、主壩無監(jiān)測設施，管理設施簡陋。 j、綜上所述，林七水庫大壩病險嚴重，屬三類壩。(二)水利部大壩安全管理中心核查意見:該水庫大壩現(xiàn)有防洪能力雖已滿足《防洪標準》（GB5020194）要求，但主壩壩腳無反濾排水設施，壩后滲漏較為嚴重，存在滲流安全隱患:南泄洪閘閘身及下游段損壞較嚴重，閘室兩側繞滲破壞，南、北泄洪閘閘門及啟閉設施陳舊老化；主壩上游護坡破損，副壩壩體單薄，壩坡雨水沖蝕，主壩安全監(jiān)測與管理設施不完善等。同意三類壩鑒定結論意見。加固設計中應加強技術工作，進一步復核防洪安全等，全面加深對工程存在問題的認識，切實做好除險加固工作。(三)淮委水利水電工程技術研究中心《河南省民權縣林七水庫除險加固工程初步設計審查意見》主要內(nèi)容：a、原則同意50年一遇洪峰流量為610m3/s，洪量9019萬m3，200年一遇洪峰流量為817m3/s，洪量12074萬m3。b、基本同意調(diào)洪計算的原則、方法及成果。c、基本同意壩址區(qū)及壩體的工程地質(zhì)評價意見，基本同意對南、北泄洪閘、朱劉溝閘工程地質(zhì)的評價意見，同意取土方案。d、該工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級。同意防洪標準為50年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核。e、基本同意除險加固工程任務為壩體、壩基防滲工程，整修壩上、下游護坡及壩頂路面、下游坡縱橫排水設施，整修和延伸副壩，建朱劉溝節(jié)制閘封閉庫區(qū)；泄洪閘工程加固處理，完善觀測及管理設施。(四)省發(fā)改委豫發(fā)改設計[2006]173號文核定的主要建設內(nèi)容為：a、主壩水泥土防滲墻防滲處理，長900m，上游壩坡拆除重建，下游壩坡采用干砌塊石護坡，填平主壩下游老截滲溝，維修壩頂路面。b、1＃副壩，接長250m，頂寬7m，壩頂設5m寬泥結碎石路面。c、泄洪閘：南泄洪閘由2孔擴建為4孔，單孔凈寬5m。d、朱劉溝閘，進出口用砌石扭坡與鋼筋混凝土箱式涵洞連接，箱涵高2m。e、購置必要的設備；完善安全監(jiān)控設施、整修管理用房等。(一)存在問題：a、閘門閘門碳化嚴重，止水橡皮老化，漏水嚴重，關閉不嚴，支撐滾輪銹蝕嚴重，需更換。b、機架橋及啟閉機房工作橋排架及聯(lián)系梁嚴重開裂破壞；啟閉機房漏水，內(nèi)外墻粉刷層40%剝落，窗戶四角均有八字或倒八字裂縫開展，最大裂縫長度1500mm，需重建。啟閉設備俱已老化，機組水箱漏水，銹蝕較嚴重。動力線路、室內(nèi)通電線路、照明線路等各種線路均已老化，隱患重重，需更換。c、上下游翼墻上游鋼筋混凝土圓弧翼墻與邊墩連接分縫張開，分縫處翼墻嚴重內(nèi)傾。左、應力不足，需重建。下游鋼筋混凝土八字翼墻左、與邊墩連接分縫張開，分縫處翼墻內(nèi)傾，最大水平位移25mm，應力不足，需重建。d、下游扭曲面下游混凝土扭曲面墻體在墻頂下513290cm高程處水平貫通開裂，在裂縫處有上部結構對下部結構下挫的趨勢；扭曲面下游端口在墻下185290cm高程范圍內(nèi)，可以檢測到墻體背部塌空，塌高100mm，應力不足，需重建。e、下游護坡下游右岸護坡與扭曲面墻連接處，在水面線附近塌陷，面積200200cm。護坡混凝土強度評定值小于10MPa，滲水造成砌體塌陷，加之強度較低，需重建。f、橋頭堡原閘無橋頭堡，上下啟閉機房困難，應修建。(二)擴建方案和布置：南泄洪閘原為2孔，，開敞式鋼筋混凝土結構，這種結構形式受力條件好，施工簡單，易于管理，造價低，擴建方案仍采用這種形式。將原閘室段的底板和閘墩、左岸岸墻預以保留，拆除右岸岸墻，在右岸南側新擴建2孔。新擴建的兩孔閘仍采用分離式底板，底板為C20鋼筋混凝土，閘墩下底板設四根灌注樁。在墩頂從上游向下游依次布置檢修插板橋、啟閉機排架、交通橋，布置詳見設計圖。：底部緊靠閘室底板的上游設C15混凝土鋪蓋，鋪蓋上接長15m混凝土護底。上游翼墻采用懸臂式圓弧翼墻， C20鋼筋砼結構，前端與C15現(xiàn)澆砼護坡相連。北岸護坡長15m，南岸護坡到庫底與大壩護坡連接。：閘室底板下游接消力池，材料為C20混凝土，后部設排水孔，梅花型布置，排水孔下設反濾層以導滲。消力池下接干砌石海漫段，海漫段末端設拋石防沖槽。下游消力池兩岸采用C20鋼筋砼懸臂式八字翼墻，扭曲面基礎、臺帽為C15砼。、新建橋頭堡在閘室上部重建機架橋和啟閉機房:機架橋排架為C20鋼筋砼結構，啟閉機房為磚混結構，新建橋頭堡布置在北岸上游，磚混結構，，共2層。朱劉溝位于林七水庫南岸，排澇標準為五年一遇洪水，。，邊坡1:2。由于副壩接長后將截斷朱劉溝的排水出路，故在副壩接長后的末端新建朱劉溝節(jié)制閘，既可與副壩一起對庫區(qū)形成封閉，也可起到引水灌溉、興利除澇的作用。朱劉溝閘采用抗震性能較好的箱型涵洞式結構，上游連接段為混凝土護坡、護底，漿砌塊石扭曲面，洞身為鋼筋混凝土結構。涵洞進口設置閘室段。上游方向采用1:下游采用1:，使之與副壩融為一體。閘門采用平面鑄鐵閘門，配以50kN啟閉機使用。下游連接段為混凝土挖深式消力池，后連接漿砌塊石海漫，末端設防沖槽。根據(jù)朱劉溝閘址處地質(zhì)勘探資料（），朱劉溝閘基土層為中等～嚴重液化土層，需采取處理措施消除地震液化影響，在閘底板及兩岸翼墻下布設噴粉樁，矩形布置。 南泄洪閘擴建工程設計 水力計算 孔徑計算采用《水閘設計規(guī)范》（SL2652001）中平底板堰流閘孔總凈寬計算公式：式中: B0—閘孔總凈寬（m）；Q—50年一遇設計過閘流量，296 m3/s； H0—計入行近流速水頭的堰上水深，； g—重力加速度，（m/s2）； m—堰流流量系數(shù)，； ε—堰流側收縮系數(shù)，對于水庫ε=； σ—堰流淹沒系數(shù)，由于水庫下游水位較低，按自由出流，σ=。由第四章調(diào)洪演算成果可知，時，，hs/ H0=。經(jīng)計算，B0=20m。采用4孔。在保留原有2孔的情況下，向南擴建2孔。 消能計算a、消力池深度d計算公式如下:式中:σ0—水躍淹沒系數(shù)；hc″—躍后水深，m；hs′—出池河床水深，m；hs′—出池河床水深，m；△Z —出池落差，m。經(jīng)計算，最大消力池深度d=。b、消力池長度Lsj計算公式如下: 式中:Ls—消力池斜坡段水平投影長度，m；Lj—水躍長度，m；β—水躍長度校正系數(shù)，；hc—收縮水深，m。，坡度為1:4，消力池長度Lsj取為19m。c、消力池底板厚度t滿足抗沖要求，消力池末端厚度可取t/2，計算公式如下:式中 :k—消力池底板計算系數(shù)，；q—過閘單寬流量(m2/s)?！鱄′—閘孔泄水時上下游水位差。經(jīng)試算。 海漫長度計算計算公式如下:式中:Lp—海漫長度(m)；Ks—海漫長度計算系數(shù)，粉質(zhì)壤土河床土質(zhì)取為11；qs—消力池末端單寬流量(m2/s)；△H′—閘孔泄水時上下游水位差。經(jīng)計算，海漫段長度Lp =，上段25m為漿砌塊石。 防沖槽設計海漫末端的河床沖刷深度dm計算公式如下:式中: dm—海漫末端的河床沖刷深度(m)；qm—海漫末端單寬流量(m2/s)；；[v0]—河床土質(zhì)允許不沖流速 (m2/s)；△H′—閘孔泄水時上下游水位差。經(jīng)計算，海漫末段河床沖刷深度dm ，，拋石護底。 防滲排水設計a)初擬閘基防滲長度按滲徑系數(shù)法，公式如下：式中:L—閘基防滲長度，m；C—允許滲徑系數(shù)值，輕砂壤土土質(zhì)，；ΔH—上、下游最大水位差。經(jīng)計算:L=。，，閘底板順水流方向長10m。b)滲流計算采用改進阻力系數(shù)法。因地下輪廓線的水平投影與垂直投影之比遠大于5，且下部無不透水層，故地基土的有效深度為地下輪廓線水平投影的一半，即20m。進出口段阻力系數(shù)按下式計算：內(nèi)部垂直段落阻力系數(shù)按下式計算：內(nèi)部水平段阻力系數(shù)按下式計算：式中:ξ0、ξy、ξx—分別為進出口段、內(nèi)部垂直段、水平段阻力系數(shù)；S—齒墻的入土深度；T—地基透水層深度(m)。Lx—水平段長度(m)。SS2—進出口段齒墻的入土深度(m)。經(jīng)計算，進口段、閘室底板段、(修正后值)。c) 抗?jié)B穩(wěn)定性驗算出口段滲