990510
引黄工程汾河水库取水口临时挡水建筑物施工方案比选
安静华 (水利部山西水利水电勘测设计研究院)
文摘:山西省万家寨引黄联接段汾河水库取水口工程采用内径25m、高18m的大型沉井作为施工临时挡水建筑物,在国内是少有的。沉井的制作、下沉和拆除都有很大的难度。本文通过对不同的施工方案比较,选用低水位期修筑沉井方案,不仅降低了施工难度,而且节省工程投资,从而为国内类似工程设计提供参考。关键词:联接段;沉井;施工方法
1 工程概况及其特点
平台高程定为1127.7m。
沉井高度为沉井顶高程1128.0m至基岩面高程1110.
0m的高度,沉井内径由进水塔外轮廓尺寸15.3m×18m按
引黄水经汾河水库调节后,通过新建取水建筑物———进水塔引取库内清水。
进水塔所在位置距岸边120m左右,地面高程1118.5m,基岩面高程1110.0m,其间为淤泥、亚粘土、亚砂土、砂砾石层。水库正常蓄水位1129.0m,汛限水位1126.0m,进水塔位于水下8m左右。施工期间不能影响水库正常运行。由于受高水位及库内淤泥的影响,进水塔水下施工难度较大,根据本工程地域条件及该地区施工经验,为解决进水塔水下施工困难,拟定采取水中筑岛法,钢筋混凝土沉井作为进水塔施工临时性挡水建筑物。由进水塔结构尺寸确定需修筑内径25m、高18m的大型钢筋混凝土沉井一座。
2 沉井施工设计方案
圆内接四边形并留边角处0.7m确定为25m。为方便施工,沉井外壁为阶梯形,分为四节,从下至上依次为2m、5m、5m、
6m。其厚度经下沉验算和结构强度计算自下而上依次为115m、115m、114m、113m。沉井混凝土标号为150号。刃脚
高度1.5m,踏面宽20cm,角钢护衬。为保证引取设计水量,取水口18m宽的沉井需在施工后期拆除。
对结构自重较大的沉井,为扩大沉井刃脚的支撑面积,减轻对地基土的压力,省去刃脚下的底板,便于沉井下沉,沉井采取无承垫木施工,以素混凝土垫层代替承垫木,由素混凝土垫层厚度确定第一节沉井高度为2m。由于1112.0m高程处也可通过20.4/s的设计流量,故第一节沉井可不拆除,采用内、外壁均配筋的钢筋混凝土结构;第二、三节沉井为钢筋混凝土结构,为便于拆除仅内壁配置钢筋;第四节为钢筋混凝土预制块,为方便吊装,该节分为四层,每层高
1.5m,层间设两道止水,分别为BWⅡ型止水条和沥青麻绳
鉴于取水建筑物的重要性,为确保进水塔和竖井安全正常施工,曾考虑了多种设计方案。水下施工方案,由于北方地区缺少水上运输及吊装设备,从南方转运或购买现场安装价格昂贵,不经济,且水下施工经验不足,技术上不能保证;水中筑岛方案,即在水中回填透水性较好的砂砾石筑成施工平台,然后在平台上下沉沉井。该方案相对于水下施工方案来说,提高了施工安全度,沉井下沉可操作性强,但填筑工程量较大,沉井体积较大,而且仍然存在操作困难,需进行技术、经济比较。考虑了三种方案进行比较,(1)高水位下修筑钢筋混凝土沉井方案;(2)钢筋混凝土与钢板组合型结构方
案;(3)考虑部分弃水在低水位期下沉钢筋混凝土沉井方案。
2.1 方案Ⅰ
止水,预制块竖向缝间也设两道止水槽,止水形式及材料与层间缝相同。现浇混凝土节间设两道“651”型橡胶止水带并辅以BWⅡ型止水条止水。(详见图1)。
汾河水库系多年调节综合利用的大Ⅱ型水库,是山西省最大的水库,库容6.2亿,主要供工、农业生产用水及城市防洪,兼顾养殖、发电。水库正常蓄水位1129.0m,汛限水位1126.0m,设计洪水位1127.34m。该方案是在不影响汾河水库正常运行情况下,即在高水位下采取水中筑岛法下沉高18m,直径25m的大型钢筋混凝土沉井作为进水塔施工的临时挡水建筑物。
2.1.1 沉井结构尺寸的确定
根据有关标准,汾河水库取水建筑物为二等二级,临时建筑物为四级,设计防洪标准为10年一遇,按水库汛限水位
1126.0m调洪计算,洪水位为1126.34m,考虑波浪爬高与
图1 沉井结构示意图
安全超高,将沉井顶高程确定为1128.0m,交通道路及筑岛
・20・
© 1995-2003 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
(TotalNo.129)增刊(总第129期)
安静华:汾河水库取水口临时挡水物施工方案1999年6月June1999
2.1.2 施工程序及进度安排
0m。沉井施工完毕,进水塔施工要度过非汛期,目前,汾河
交通道路及筑岛平台填筑采取进占法,一次填筑完成。沉井在填筑平台上制作和下沉。沉井下沉之前沿沉井壁轴线进行底部基岩帷幕灌浆,接着进行沉井的立模、混凝土浇筑、下沉和沉井内土方开挖。沉井分节制作,分节下沉。沉井浇筑过程中井壁预埋灌浆管,以便沉井下沉到设计高程后对砂卵石层与基岩面之间进行接缝灌浆,沉井下沉到基岩面
1110.0m高程后,进行沉井封底,封底采取水下浇筑不离析
水库非汛期实际运行水位按1126.0m控制。为了不影响来年工农业用水,本工程非汛期按此水位控制,考虑风浪爬高和安全超高后,将沉井顶高程定为1128.0m,交通道路及筑岛平台高程定为1127.7m。
2.3.2 沉井施工程序及进度安排
根据前面确定的施工期控制水位以高程112410m为界,将沉井分为上下两部分施工。为加快施工进度,抢在主汛期前将沉井施工完毕,可预先在右坝头备好填筑料,一开春即进行施工道路和沉井平台填筑,春灌开始后的3月15日至7月10日进行下部沉井的制作下沉施工,春灌后,库水位控制在112210m以下;7月10日以后进行上部沉井预制块的安装、交通道路加高填筑及主体工程施工。利用次年春灌期进行沉井进水口及预制块的拆除、引渠开挖及交通道路的清理。整个工程施工期22个月。
3 结果比较
混凝土导管法施工。待沉井完全稳定后,进行竖井和进水塔石方开挖和混凝土浇筑,最后对沉井引水口段进行拆除,不影响进水的大部分沉井予以保留。
沉井施工不受库水位变化影响,各工序均按常规的施工强度安排。沉井下沉安排5个月完成,整个取水口工程施工期为两年。
2.2 方案Ⅱ
方案Ⅰ沉井结构设计时,尽管对沉井后期拆除做了许多考虑,但仍然存在拆除困难,故又提出一种组合型结构方案,即将沉井迎水面拆除部分做成钢结构,井壁系由16mm厚的钢板焊接和铆接而成的槽格形结构,槽格内夯填石渣,以利于沉井均衡下沉。拆除时内壁螺栓先松开,外壁采取水下切割,然后分节拆除。沉井的结构尺寸与下沉方法与方案Ⅰ相同。
2.3 方案Ⅲ
从施工角度分析,几种方案各有其利弊,见表1。
表1 沉井施工方案比较表
优点方
案Ⅰ方案Ⅱ方案Ⅲ
不影响水库蓄水运用,沉井下沉可操作性强。不影响水库蓄水运用;利于施工后期沉井拆除;钢板可回收利用。
利用了水库春灌低水位期,减少了沉井下沉高度和开挖、回填工程量,减少了沉井下沉施工难度;工期较短。缺点
库水位高,施工难度大;沉井拆除困难;填筑工程量大;工期较长。
由于材料不同,沉井下沉均衡不易控制;库水位高,施工难度大,填筑工程量大,工期较长。弃水赔偿费用大;沉井下沉工期较紧。
根据汾河水库多年来实际运行情况,尽量降低沉井下沉高度,减少施工难度,利用水库春灌期库水位较低时施工沉井。
2.3.1 施工控制水位和筑岛平台高程的确定
汾河水库春灌期为每年的3～5月份,多年平均春灌期放水量约1.8亿。如果沉井施工期控制水位定的偏低,不仅弃水量大,而且会影响来年工农业用水,对社会经济影响较大,如果水位定的偏高,则沉井施工难度不能减小,因此,经与省水利厅工程管理处和汾河水库管理局协商,水库水位
1122.0m以下库容为1.53亿,即使在主汛期来水偏少,
从工程费用上看,方案Ⅰ、方案Ⅲ为钢筋混凝土沉井,建筑费用289.17万元,方案Ⅱ为钢筋混凝土和钢板组合式沉井,建筑费用为301.97万元,建筑费用相差不大;由于各方案施工方法有所不同,其施工费用相差较为明显。 由以上各方案技术经济比较可以看出,针对水库实际运行情况,如果不增加弃水赔偿,方案Ⅲ不论从施工难度和施工费用上都优于其他方案,故选择了方案Ⅲ作为取水口进水塔施工临时挡水建筑物的最优施工方法。
也不会影响来年工农业用水,如果来水较多,弃水量也不大,故将沉井施工期水位控制在1122.0m以下。考虑调洪、风浪爬高和安全超高后,将第一期筑岛平台高程定为1124.
SelectiononConstructionSchemeofTemporaryWater-retainingStructure
ForWaterIntakeWorksinFenheReservoiroftheYRDP
AnJinghua
Abstract:Thelarge-typedsunkwellisusedtothetemporarywater-retainingstructureforbuildingthewaterintakeworksintheFenheReservoiroftheYRDP,itsinnerdiameterandheightare25mand18mrespectively.Inthispaper,threeconstructionschemesarecompared,finally,theschemeofbuildingsunkwellunderalowreservoirlevelconditionisdetermined.KeyWords:SunkWell ConstructionScheme
・21・
© 1995-2003 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容