【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 兩側(cè)發(fā)育有一、二級(jí)階地和河漫灘。庫(kù)區(qū)出露古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二迭系及新生界第四系地層。寒武系中統(tǒng)下部以紫紅色砂頁(yè)巖為主要特征，上部以厚層鮞狀灰?guī)r、豹皮灰?guī)r為主，上統(tǒng)主要為厚層狀白云巖；奧陶系出露中統(tǒng)馬家溝組地層，巖性為薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r和厚層角礫狀灰?guī)r；石炭系出露中上統(tǒng)地層，中統(tǒng)本溪組為雜色鋁土礦和鋁土頁(yè)巖，上統(tǒng)太原組為灰色厚層含燧石團(tuán)塊灰?guī)r夾煤層；二迭系上下統(tǒng)地層在庫(kù)區(qū)均有出露，下統(tǒng)主要為灰黃色泥質(zhì)頁(yè)巖及石英砂巖夾煤層，上統(tǒng)以紫紅色厚層石英砂巖為特征；第四系上更新統(tǒng)地層分布在河流二級(jí)階地，巖性為褐黃色黃土狀中粉質(zhì)壤土和褐紅色重粉質(zhì)壤土，全新統(tǒng)下段分布在河流一級(jí)階地，主要為卵石。庫(kù)區(qū)控制性構(gòu)造為白沙向斜，其軸向 320176?！?30176。，發(fā)育在古生界地層中，核部多為第四系地層所覆蓋，延伸長(zhǎng)度約 30km，向東南方向傾伏，兩翼產(chǎn)狀平緩，發(fā)育有一系列小型次級(jí)褶皺。發(fā)育的斷層主要有東西～北西和北北東～北東向兩組，前者多為壓性、壓扭性，后者多為張扭性。庫(kù)區(qū)周圍山體寬厚，所測(cè)地下水位均在設(shè)計(jì)水位以上，雖有較大的斷層存在，但多為第四系土層所覆蓋，出露高程均在 230m 以上，不存在水庫(kù)滲漏的地質(zhì)條件，建庫(kù) 50 年來(lái)亦未發(fā)現(xiàn)庫(kù)區(qū)滲漏問(wèn)題；石炭系鋁土礦層分布在 250m 高程以上，不存在淹沒(méi)問(wèn)題。1987 年對(duì)左岸廢棄的煤井進(jìn)行調(diào)查，井內(nèi)及附近地下水位高程為 236～，均在最高庫(kù)水位以上，且高出當(dāng)時(shí)庫(kù)水位～,礦井涌水與水庫(kù)蓄水關(guān)系不大。水庫(kù)周圍岸坡低緩，除局部有小潁河白沙水庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)10規(guī)模坍塌外，庫(kù)岸基本穩(wěn)定。水庫(kù)周圍及上游有大面積的頁(yè)巖、黃土狀土分布，植被不好，水土流失嚴(yán)重，水庫(kù)存在著較為嚴(yán)重的淤積問(wèn)題；庫(kù)區(qū)地震烈度Ⅵ度，區(qū)域穩(wěn)定性較好，庫(kù)區(qū)雖有大的斷裂存在，但在水體以下多為第四系土層覆蓋，阻斷了庫(kù)水沿?cái)鄬酉聺B的途徑，不存在水庫(kù)誘發(fā)地震的條件，建庫(kù) 50 年來(lái)未出現(xiàn)水庫(kù)誘發(fā)地震。主溢洪道：泄洪閘座落在強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖上，裂隙發(fā)育，巖體呈中等至強(qiáng)透水，工程地質(zhì)條件差，存在閘基滲漏、抗滑穩(wěn)定和不均勻沉陷問(wèn)題，應(yīng)對(duì)閘基穩(wěn)定性進(jìn)行復(fù)核，并采取必要的處理措施。如建新閘，溢洪道中心線須左移 25m 以上，基礎(chǔ)降低置于弱風(fēng)化巖石上，但存在閘基滲漏問(wèn)題，應(yīng)采用帷幕灌漿處理，閘室左岸與東付壩連接處邊坡高 20m 左右，應(yīng)采取必要的處理措施。4 除險(xiǎn)加固任務(wù)和規(guī)模 除險(xiǎn)加固任務(wù)白沙水庫(kù)是建國(guó)初期治淮第一批興建的大（II）型水庫(kù)，是以防洪灌溉為主，兼顧工業(yè)供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的大型水利樞紐工程。白沙水庫(kù)目前的現(xiàn)狀為壩頂高程 ，防浪墻頂高程 ，壩頂超高，水庫(kù)現(xiàn)狀允許最高水位為 。白沙水庫(kù)總庫(kù)容大于 億 m3，屬 II 等工程，其校核洪水標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)GB50201—94《防洪標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定應(yīng)為 5000～2022 年一遇，根據(jù) 1998 年復(fù)核的設(shè)計(jì)洪水成果、現(xiàn)狀工程和目前水庫(kù)的調(diào)度運(yùn)用方式進(jìn)行調(diào)洪演算，其結(jié)果 1000年一遇洪水位為 ，2022 年一遇洪水位為 ，因此，白沙水庫(kù)的安全標(biāo)準(zhǔn)不足 1000 年一遇，尚不能滿足其下限 2022 年一遇。根據(jù) 2022 年 3 月河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院編制的《河南省白沙水庫(kù)大壩安全論證報(bào)告》，其鑒定結(jié)論為白沙水庫(kù)的抗洪安全性為 C 級(jí)，屬險(xiǎn)庫(kù)。因此，除險(xiǎn)加固的首要任務(wù)是提高水庫(kù)的安全標(biāo)準(zhǔn)。此外，水庫(kù)已運(yùn)行 40 余年，也存在一些急需解決的問(wèn)題，因此，本次除險(xiǎn)加固的任務(wù)是：在維持原規(guī)劃的建庫(kù)任務(wù)及效益的前提下，提高水庫(kù)安全標(biāo)準(zhǔn)，解決水庫(kù)存在的遺留問(wèn)題。 除險(xiǎn)加固洪水標(biāo)準(zhǔn)按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB50201—94《防洪標(biāo)準(zhǔn)》,白沙水庫(kù)總庫(kù)容界于10～ 億 m3，工程等別屬 II 等，工程規(guī)模為大(2)型。II 等工程的永久性主要水工建筑物級(jí)別為 2 級(jí)，其防洪標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì) 500～100 年一遇，校核5000～2022 年一遇。根據(jù)白沙水庫(kù)的現(xiàn)狀和地形、地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)和校核標(biāo)準(zhǔn)均潁河白沙水庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)11選其下限，亦即正常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)為 100 年一遇，非常運(yùn)用洪水標(biāo)為 2022 年一遇。 方案的說(shuō)明方案 1：老閘拆除，新建七孔新閘從上述兩種老閘加固的方案可明顯看出，老閘加固存在不少問(wèn)題。擬將八孔老閘拆除，在原閘址新建七孔泄洪閘。新閘堰頂高程 ，七孔，每孔凈寬12m，總凈寬 84m。調(diào)洪演算成果 100 年洪水位 ，泄量 1000m3/s，2022 年洪水位 ，下泄量 7048m3/s。泄洪閘按 100 年一遇洪水設(shè)計(jì)，2022 年一遇洪水校核。下游消能按 50 年一遇洪水設(shè)計(jì)，100 年一遇洪水校核。見(jiàn)附圖 及方案比較圖集。 新泄洪閘工程布置 泄洪閘工程包括上游引渠段、上游鋪蓋段、閘室控制段、下游消能段、下游海漫段和尾水渠段。 以閘室底板前沿做為溢洪道的 0+000 樁號(hào)，溢洪道中心線位于勘探中心線左邊 4m 處。 ~0+000 為上游引渠段，長(zhǎng) 。前 底部不做護(hù)砌，兩岸邊坡為 1:0. 5，底寬為 99m，渠底高程為 ；閘前 30m 為鋪蓋段，護(hù)底為0 .2m 厚的砼，兩岸為圓弧型翼墻，圓弧半徑為 45m，墻頂高程為 ，采用半重力式擋土墻。0+000~0+ 為閘室控制段，泄洪閘采用 7 孔閘，每孔凈寬 12m，采用流量系數(shù)較大的實(shí)用堰型閘底板，堰頂高程 223m，上游堰高 ，下游堰高 ，閘孔總凈寬 712=84m，閘室長(zhǎng)度 ，墩頂高程為 ，邊墩為衡重式。閘室堰上設(shè) 128m 弧型鋼閘門 7 扇。 0+~0+ 為閘后消能段。0+~0+ 為閘后斜坡段，底部坡降為 1:40，墻頂高程由 230m 漸變至 ；之后接消力池，池深 ，池底高程 ，池長(zhǎng) 22m，兩岸為衡重式擋土墻。 0+~0+ 為海漫段。海漫底部高程 ，護(hù)底厚度為，0+~0+ 為 30m 長(zhǎng)的扭曲漸變段，之后與下游地面自然連接。溢洪道做工程段全長(zhǎng) 。 方案 2：，老閘拆除，新建五孔新閘 新閘堰頂高程 ，五孔，每孔凈寬 12m，總凈寬 60m。調(diào)洪演算成果：100 年一遇洪水位 ，下泄流量 1000m3/s，2022 年一遇洪水位，下泄流量 5922m3/s。泄洪閘按 100 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2022 年一遇潁河白沙水庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)12洪水標(biāo)準(zhǔn)校核，下游消能按 50 年一遇洪水設(shè)計(jì)，100 年一遇洪水校核。工程布置見(jiàn)附圖 及方案比較圖集。新泄洪閘工程布置根據(jù)最新地質(zhì)勘探資料建議，溢洪道泄洪閘中心線較原中心線向左平移，以閘室底板前沿做為 0+000 樁號(hào)。0205~0+000 為上游引渠段，長(zhǎng) 205m。前 175m 底部不做護(hù)砌，兩岸邊坡為1：，底寬為 70m，渠底高程為 ；閘前 30m 為鋪蓋段，護(hù)底為 厚的砼，兩岸為圓弧型翼墻，圓弧半徑為 45m，墻頂高程為 ，采用半重力式擋土墻。0+000~0+026 為閘室控制段，泄洪閘采用 5 孔，每孔凈寬 12m，堰頂高程222m，閘孔總凈寬為 60m，閘室長(zhǎng)度 26m。閘室采用上游堰高 ，下游堰高 的實(shí)用堰。中墩厚 ，墩頂高程 ，閘室總寬 70m，堰上設(shè)12 的弧形鋼閘門 5 扇。0+026~0+113 為閘后消能段。0+026~0+076 為閘后斜坡段，底部坡降為1:40，墻頂高程由 230m 漸變至 ；之后接 1:4 的陡坡段；0+086~0+113 為消力池段，池深 ，池底高程 ，池長(zhǎng) 27m，兩岸為衡重式擋土墻。0+113~0+183 為海漫段。海漫底部高程 ，護(hù)底厚度為，0+153~0+183m 為 30m 長(zhǎng)的扭曲漸變段，之后與下游地面自然連接。溢洪道做工程段全長(zhǎng) 。 方案比較 從調(diào)洪演算和工程布置來(lái)看，方案Ⅰ需新建七孔泄洪閘，閘室較寬，閘室堰頂高程 。由于閘址區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，右邊巖石破碎，位于斷層影響帶，巖質(zhì)軟弱，易產(chǎn)生不均勻沉陷，需進(jìn)行地基處理，但處理難度較大，為使進(jìn)流順暢，右岸山包需進(jìn)行削坡處理。由于尾水渠偏向右側(cè)，閘室不宜向左偏移太多，且向左偏移需挖東副壩，建堵壩，投資增加，閘壩接頭處理費(fèi)用較高。此方案閘室寬度大，尾水渠寬度大，增加了征地的難度。從工程投資進(jìn)行比較，方案Ⅰ的工程投資比建新閘的方案 IV 增加約 16%。因此，方案 II 亦不是最優(yōu)方案。 從調(diào)洪演算結(jié)果來(lái)看，方案Ⅱ需建五孔閘，閘室堰頂高程 。由于閘址區(qū)左岸約 85m 范圍地質(zhì)條件較好，右邊位于斷層影響帶，巖石破碎，巖質(zhì)軟弱，五孔閘閘基總寬度 75m，可充分利用左岸良好的地質(zhì)條件，閘底板適當(dāng)降低后，使其位于較好的弱風(fēng)化地基上，閘室受力均勻，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，工程安全可靠。 溢洪道中心線左移以后，工程總體布置較為合理，進(jìn)出口水流條件較好，五孔閘過(guò)水?dāng)嗝娴目倢挾葹?70m，是經(jīng)方案比較尾水渠規(guī)模最小的。潁河白沙水庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)13大壩結(jié)合上游壩坡翻修，壩頂防浪墻加固和壩頂路面翻修加高 ，使大壩面貌煥然一新，結(jié)合觀測(cè)設(shè)施布設(shè)，使壩體狀況更為完善。從工程投資比較分析，方案 II 投資最省。綜上所述，從工程布置、調(diào)洪演算、投資比較、施工方便和工程的安全可靠度諸方面進(jìn)行綜合分析，方案 II 的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，因此推薦方案為方案II。 設(shè)計(jì)基本資料 基本資料 工程等別和建筑物級(jí)別按國(guó)標(biāo)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，白沙水庫(kù)工程等別應(yīng)為大（2）型，泄洪閘為 2 級(jí)建筑物。 洪水標(biāo)準(zhǔn)白沙水庫(kù)總庫(kù)容 億 m3，屬大Ⅱ型水庫(kù)，泄洪閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為 100 年一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)為 2022 年一遇。據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL253—2022）閘下消能防沖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按 50 年一遇，校核標(biāo)準(zhǔn) 100 年一遇。表 4 水庫(kù)規(guī)劃指標(biāo)表20 年泄水流量（m 3/s） 20020 年設(shè)計(jì)庫(kù)水位（m） 50 年泄水流量（m 3/s） 50050 年設(shè)計(jì)庫(kù)水位（m） 100 年泄水流量（m 3/s） 1000100 年設(shè)計(jì)庫(kù)水位（m） 續(xù)表 42022 年泄水流量（m 3/s） 66302022 年設(shè)計(jì)庫(kù)水位（m） 閘室堰頂高程（m） 孔數(shù)（孔） 5閘孔口尺寸（ m）（寬高） 12 設(shè)計(jì)參數(shù)（1）水庫(kù)規(guī)劃指標(biāo)（2）地質(zhì)參數(shù)潁河白沙水庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)14泄洪閘建基面位于 P2sh5弱風(fēng)化石英砂巖上，根據(jù)白沙水庫(kù)溢洪道 2022 年 3月地質(zhì)資料，閘室穩(wěn)定計(jì)算采用力學(xué)參數(shù)如下：摩擦系數(shù) f= 粘結(jié)力 c=承載力標(biāo)準(zhǔn)值 fk= 溢洪道軸線選擇原泄洪閘為開(kāi)敞式平底板閘，閘軸線與東副壩交角 176。溢洪道中心線基本呈倒“S”型，閘室段垂直于閘軸線。原閘自建成后由于種種原因 40 多年來(lái)并未過(guò)水，但根據(jù)原水工模型試驗(yàn)，由于受進(jìn)口右岸山包影響，且左岸導(dǎo)水墻長(zhǎng)度及高度不足，閘室進(jìn)流條件較差，導(dǎo)致閘前產(chǎn)生很大橫比降，影響到閘室邊孔的過(guò)流能力。另外，從地質(zhì)勘探情況看，老閘閘基中左邊地質(zhì)條件較好，基巖為硅質(zhì)膠結(jié)或鐵泥質(zhì)膠結(jié)石英砂巖，巖芯采取率高，完整性好；閘室右邊孔附近有 f81斷層穿過(guò)，基巖為 P2sh3泥質(zhì)粉砂巖，巖芯采取率低，強(qiáng)風(fēng)化深度大，透水性強(qiáng)。本次除險(xiǎn)加固考慮地形、地質(zhì)及水流條件，將中心線沿溢洪道地質(zhì)勘探中心線向左岸偏移 米。軸線上 O1點(diǎn)（樁號(hào) ）大地坐標(biāo)x=、y= ； O2點(diǎn)（樁號(hào) 0+）大地坐標(biāo)x=、y=。溢洪道尾水渠依據(jù)地形布置，軸線向左偏轉(zhuǎn)，同 OO2 兩點(diǎn)連線夾角為 176。，末端 O3點(diǎn)（樁號(hào) 0+）大地坐標(biāo)x=、y=。閘軸線垂直于溢洪道中心線，同東副壩中心線平行。閘室前沿樁號(hào)確定為 0+000，與勘探閘室橫剖面 II—II（對(duì)應(yīng)樁號(hào)0+）的水平距 米。 溢洪道工程布置溢洪道建筑物總長(zhǎng) m，分上游引渠段、進(jìn)口圓弧墻段、閘室控制段、閘后陡坡及消力池段和出口尾水渠段共五部分。 上游引渠段（～0030）進(jìn)口引渠段樁號(hào) ～0030，中心長(zhǎng)度 米。引渠呈梯形斷面，渠底寬度 ，渠底高程 ，兩岸邊坡 1： 與原地面相連，進(jìn)口表層覆蓋層部分可放緩至 1：。引渠兩側(cè)邊坡以 10 厘米厚噴混凝土防護(hù)，引渠底部不做護(hù)砌。 進(jìn)口圓弧墻段（0030～0+000）樁號(hào) 0030～0+000，中心線長(zhǎng)度 30 米。兩岸為半徑 R=45m，圓心角 42176。的圓弧翼墻，左右岸對(duì)稱布置，圓弧翼墻末端與閘室邊墻平順連接。圓弧墻根據(jù)地形布置，分成兩部分，前端 0030～0020 采用半重力混凝土墻，建基面高程，墻頂高程 。0020～0+000 兩側(cè)采用衡重墻，墻底高程 ，潁河白沙水庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)15基礎(chǔ)寬度 ，墻背坡度 1：，衡重臺(tái)高程 ，墻頂高程 。圓弧墻混凝土標(biāo)號(hào) C15 。0030 至閘室前沿引渠底板采用 20cm 厚混凝土護(hù)底，混凝土標(biāo)號(hào) C15， 兩側(cè)邊坡 1：，與圓弧翼墻呈弧線連接。 閘室控制段（0+000～0+）通過(guò)水力計(jì)算和堰面曲線計(jì)算，堰體采用低實(shí)用堰，堰頂高程 。堰面曲線擬定參照《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄 A之規(guī)定，上游由三圓弧組成，圓弧半徑從前至后分別為R3=、R 2=、R 1=。三圓弧末端為堰軸線位置，相對(duì)樁號(hào)0+。堰面下游采用 WES 冪曲線型式，曲線方程 y=，后接半徑為 、圓心角 176。的反弧和長(zhǎng) 平段。堰體上游高 ，下游堰高，堰體總長(zhǎng) 。堰體表面 厚采用 C20 鋼筋砼，堰體內(nèi)部采用 C15 素砼填筑。閘室共五孔，單孔凈寬 12m，總寬度 ，閘室長(zhǎng) 米，閘底板前沿樁號(hào) 0+000，末端樁號(hào) 0+。閘墩頂高程 ，高于水庫(kù) 2022 年校核洪水位，同東副壩頂平。閘室為開(kāi)敞式實(shí)用堰結(jié)構(gòu)，設(shè)五扇弧型鋼閘門，閘門高 ，門頂高程 ，采用卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)控制。中墩厚度 ，底部和兩側(cè)堰體澆筑成一體，單孔基礎(chǔ)總寬度