地下连续墙在泄洪尾水河道水毁修复中的应用

地下连续墙在泄洪尾水河道水毁修复中的应用

李二顺;郭延峰;马真真

【摘要】水利工程在运行过程中,由于使用环境条件的改变会导致水利工程的受损以至于破坏,致使其使用功能降低或失去,因此及时采取有针对性的修复方案至关重要.在白龟山水库泄洪闸尾水河道水毁修复工程中,根据其水毁具体情况和工程地质条件,探索性地尝试了Π型地下连续墙的修复方案,达到了良好的效果.

【期刊名称】《水利建设与管理》

【年(卷),期】2015(035)001

【总页数】4页(P15-18)

【关键词】水毁工程;砂卵石地层;地下连续墙;效果分析

【作者】李二顺;郭延峰;马真真

【作者单位】河南省白龟山水库管理局,河南平顶山 467001;河南省白龟山水库管理局,河南平顶山 467001;河南省白龟山水库管理局,河南平顶山 467001

【正文语种】中文

【中图分类】TV52

地下连续墙是地下工程和深基础施工中有效的技术。该技术在白龟山水库泄洪闸尾水河道水毁修复工程中做了探索性的尝试应用。

1 水毁情况及原因

1.1 水库工程概况

白龟山水库位于淮河流域沙颖河水系沙河干流上，是一座集防洪、城市供水、农业灌溉为一体的大(2)型综合利用水利工程。水库控制流域面积2740km2，平均降雨量约900mm，是河南省暴雨中心地区之一。泄洪闸尾水河道是白龟山水库主要的泄洪通道。

1.2 泄洪尾水河道水毁情况

2010年汛期，水库流域普降大雨，持续时间长，水库充分发挥了拦洪调蓄作用。泄洪闸尾水河道桩号0+900下游未护砌部分出现较大冲沟，造成了溢洪道下游尾水河道淘刷问题进一步加剧。据调查，最大冲坑深5m，宽50～80m，长度

100m。下泄水流将原水毁护底工程下沿铅丝笼堰体撕裂，逐渐向上游及两岸延伸，危及其上游尾水河道交通桥和泄洪消力池的安全。

1.3 水毁工程的原因分析

尾水河道出现淘刷冲坑的原因主要是:ⓐ尾水河道底高程在该处变化较大，冲沟末

端原修筑有防冲堰体，防冲堰顶部及上游的尾水河道底高程均在85.0m以上，防

冲堰下游的河道底高程只有81.0m左右，跌差达4m左右;ⓑ河道由于采砂造成河床地貌变化。当泄洪闸下泄小流量的洪水，下游河道内水流集中于中间较深的河槽部分，此时下游河道水位较低，局部的落差使得防冲堰容易被集中的水流冲毁。1.4 水毁工程修复的必要性

若不及时修复，开闸泄洪会导致冲沟继续向上游扩大，危及交通桥的安全，进而影响到尾水河道交通桥上游的水库泄洪消力池的安全运行。

2 工程修复方案

2.1 工程地质情况

2.1.1 地形地貌

泄洪尾水河道呈宽浅“U”形。宽约250m，河道底平坦开阔，高程85m左右，

尾水河道两岸底面高程96～97m。

2.1.2 地质构造

工程区域位于中朝台地豫西断隆东缘。构造稳定。地震基本烈度为VI度。

2.1.3 地层岩性

工程区域的地层主要分布有第四系土层、砂层、砂砾石层、砂卵石层及第三系黏土岩。

2.1.4 水文地质条件

地下水为第四系孔隙潜水，水位85.4～86.31m，接近地表。地下水及地表水对混凝土均无侵蚀性。

2.2 修复方案

2.2.1 陡坡处设消力池方案

交通桥下游河道底高程存在较大的局部高差，在小流量洪水条件下，下游河道水位较低，水流集中于中间较深的河槽部分，上下游跌差较大和较为集中的水流使得防冲堰位置容易造成破坏。通过消能和改善水流条件，在尾水河道交通桥下游设消力池的方法，可解决局部跌差过大造成冲刷的问题。

2.2.2 ∏型钢筋混凝土地下连续墙方案

按照消能动态平衡原理，考虑到下游采砂活动对冲坑深度的影响，采用∏型钢筋混凝土地下连续墙对上游河道底进行保护，避免下游因冲刷和采砂等原因造成的破坏持续向上游扩展。

2.3 方案比选

根据计算，各方案主体工程投资相差不大。

采用消力池处理尾水河道底部局部落差过大的问题，在小洪水流量时可以满足消能要求。优点是增加了消能措施后可以尽量避免下游冲坑的产生;缺点是下游采砂活动无法有效控制，其造成下游河道底高程降低较多时，消力池出口部分工程仍存在遭到破坏的可能性，不能从根本上解决问题。

采用地下连续墙方案，在下游河道底淘刷严重时，仍可对上游河道底进行有效保护，避免冲坑向上游扩大。优点是可以适应相当长时期内下游河道底的改变，缺点是河道底局部落差过大的问题依然存在。

经过综合比较，在下游河道采砂活动难以有效控制的情况下，∏型钢筋混凝土地下连续墙可保证工程在长期内发挥作用。

2.4 工程设计与优化

2.4.1 工程布置

在桩号0+960.00和0+971.60设置C25钢筋混凝土地下连续墙，在中间130m

长度范围，顶面高程为84.70m，左右两端10m范围为85.20m，另外还设有两

段各为10m长的过渡段。

根据交通桥附近河道的地质状况，考虑到地下连续墙底面进入黏土岩3m左右，

确定地下连续墙底面高程为69.0m。

2.4.2 地下连续墙稳定计算

由于上下游地下连续墙与顶面的混凝土连接板连在一起，深入黏土岩中，将其作为一个整体进行稳定计算。参考重力式挡墙的计算方法，按照规范［1］进行抗滑稳定、抗倾覆稳定计算。黏土岩的力学参数c=10kPa，φ=16°。按3种工况计算。工况1:上游无水，下游水位81.0m;

工况2:100年一遇洪水频率时，上游水位94.70m，下游水位89.33m;

工况3:300年一遇洪水频率时，上游水位94.90m，下游水位89.46m。

地下连续墙稳定计算结果见表1。

计算结果显示:∏型地下连续墙抗滑稳定和抗倾覆稳定均满足规范要求。

表1 进口挡墙计算成果

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