大汶河琵琶山溢流壩加固設(shè)計(jì)研究

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1.概述
    琵琶山溢流壩位于濟(jì)寧、泰安兩市交界地帶的大汶河上。該工程始建于1966年,在三十多年的運(yùn)行過(guò)程中,形成了系統(tǒng)、完善的農(nóng)田灌溉和工業(yè)引水體系,作為汶上縣東部地區(qū)的水源,在汶上縣東部地區(qū)的引、蓄水及兩岸農(nóng)田的地下水回灌中,發(fā)揮了巨大的工程效益,被譽(yù)為汶上人民的“生命線”。
    原溢流壩為漿砌石結(jié)構(gòu),由于河道無(wú)序采砂的影響,加上工程維護(hù)不當(dāng),該壩于2001年汛期被洪水沖毀。2002年重新修復(fù),修復(fù)后的工程主要由溢流壩、翻板閘和沖砂閘組成。其中沖砂閘5孔,總寬32.2m;翻板閘88孔,總寬240.0m;溢流壩總長(zhǎng)531.0m,位于肥城境內(nèi)的壩段沒(méi)有改建。
    2003年9月4日大汶河出現(xiàn)2000m3/s的洪峰,位于肥城境內(nèi)未改建的舊壩段及右端新建90m溢流壩壩體被洪水沖毀,其它壩段也遭到不同程度的破壞,沖砂閘、翻板閘和溢流壩的下游消能防沖設(shè)施嚴(yán)重?fù)p壞,工程已無(wú)法正常運(yùn)行,右岸灘地被淘刷,265畝耕地被洪水沖走,直接威脅右岸大堤。
    受工程主管部門的委托,山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院承擔(dān)了該工程加固設(shè)計(jì)的任務(wù),并進(jìn)行了加固設(shè)計(jì)方案的深入研究。該工程在2004年汛前已完成主體工程的施工,并經(jīng)歷了汛期的考驗(yàn)。
    2.加固方案比選
    2.1設(shè)計(jì)原則大汶河琵琶山溢流壩工程主要功能,是確保汶上縣東部地區(qū)的引水,同時(shí)要求大汶河行洪期不對(duì)上游兩岸造成不利影響;按照原壩址不變、功能不變的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。
    從工程水毀的原因來(lái)看,工程地基為砂基,易于淘刷。做好地基處理,保證建筑物地基的穩(wěn)定是設(shè)計(jì)的重中之重。按照自中皋村到戴村壩之間停止一切采砂活動(dòng),壩下沖刷深度與戴村壩頂高程50.20m相同的約束條件,進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。
    2.2方案比選根據(jù)工程具體情況和目前施工技術(shù)能力擬定了七個(gè)方案分別從經(jīng)濟(jì)合理性、技術(shù)可行性、施工工藝等方面進(jìn)行比較,從中選優(yōu)。
    方案一:新建溢流壩、沖砂閘方案;
    該方案將原有工程全部拆除,新建沖砂閘和溢流壩。沖砂閘位于左岸,其過(guò)流能力與原沖砂閘和翻板閘的過(guò)流能力相同,總凈寬100m;右岸新建鋼筋砼溢流壩,總長(zhǎng)692m.沖砂閘和溢流壩均直接座于基巖上或采用鋼筋砼灌注樁基礎(chǔ)深入基巖。
    方案二:新建溢流壩、橡膠壩方案;
    該方案用橡膠壩代替方案一的沖砂閘,其他布置型式同方案一。
    方案三:溢流壩、沖砂閘面流消能加固方案;
    該方案保留原工程可利用的沖砂閘和部分溢流壩段,將翻板閘拆除,并新建15孔沖砂閘(單孔凈寬為5m),結(jié)構(gòu)形式同原沖砂閘。對(duì)保留的部分進(jìn)行加固改造,其它部分新建溢流壩。采用面流消能,在面流消能結(jié)構(gòu)下設(shè)鋼筋砼防沖墻,墻底插入基巖內(nèi)。