石仁子河水庫工程特征及防洪特征

1石仁子溝水庫分層開發石仁子溝水庫位于烏魯木齊東山區蘆草溝鄉南側的石仁子溝，距東山區政府20公里。壩址的地理坐標:東經87°48′,北緯43°48′。石仁子溝水庫上游控制流域面積26.94m2,多年平均徑流量3.8×108m3,本工程規模屬小(Ⅰ)型,水庫設計庫容1.926×106m3。此灌區由于沒有水庫調蓄,造成了大量的水資源流失,并且春灌缺水。該水庫以灌溉為主,兼防洪、旅游、養殖等用途,水庫建成后對烏魯木齊市東山區蘆草溝線的農牧業生產發展將起到重要作用。石仁子溝水庫由土工膜心墻攔河壩、導流放水涵管、溢洪道等部分工程組成。土工膜心墻壩設在石仁子溝近溝口2～3km的河谷狹窄地段。以土工膜心墻壩橫剖面加以說明:此壩基礎處理為6m雙排固結灌漿,單排帷幕灌漿11m,其上為砼趾板,砼趾板與復合土工膜防滲連接,土工膜規格為300g/0.8mm/300g。復合土工膜設置壩體中心位置,土工膜上下游兩側為20cm寬<0.5cm的細砂保護層及0.8m寬砂礫石過渡料,以土工膜為界,其上游區由下而上為碎石土及主堆石區組成;其下游區由下而上為碎石土,50cm反濾料包圍主堆石區,在其后為排水棱體,1083m以上為次堆石區,砼防浪墻呈“L”型,布置在壩頂端上游處,大壩上游面為干砌石護坡,下游為草皮柵格護坡,其特性為:死水位為1093.74m,正常水位為1106.91m,設計洪水位為1107.28m,校核洪水位1107.5m,死庫容為2.0×105m3,總庫容為1.92×106m3,壩頂寬為6m,壩高為41.08m,上游坡比為1∶1.7,下游坡比為1∶1.8。1.1蘇集石仁子溝氣候特征石仁子溝發源于烏魯木齊東部山區淺山丘陵地帶,河流自南向北流出淺山帶后,以下稱為蘆草溝河,流經烏～奇公路進入昌吉回族自治州米泉境內。石仁子河水庫壩址位于大石頭溝與石仁子溝匯合口下游2.8km,控制流域面積26.9km2。石仁子溝流域位于半干旱氣候區,冬季嚴寒,夏季酷熱,降水較少,蒸發較大,春秋季不甚明顯,晝夜溫差較大,具有寒熱多變的典型大陸氣候特征。石仁子溝洪水主要由夏季局部地區暴雨形成,有些年份冬季積雪較厚,春季氣溫回升快,易發生春季融雪洪水。經實測,石仁子溝最大夏洪洪峰流量6.2m3/s,最大春洪洪峰流量4.22m3/s。石仁子溝冬季以泉流補給為主,河水冬季一般不結冰,僅在極寒年份內略有冰寒、岸冰,但持續時間不長。1.2工程地質和工程施工工程位于烏魯木齊山前坳陷與雅馬里克山隆起接觸帶附近,燕山運動和喜馬拉雅構造運動,使該區產生一系列褶皺變形以及老斷裂的新活動,主要構造線方向為NE～NEE向,主要結構面為壓扭性。水磨溝—石仁子溝斷裂(F3)為該區主要斷裂構造,分別位于壩址上、下游4.0～2.0km處。工程地震基本烈度為8度。壩址河谷為“U”型不對稱河谷,右岸坡低緩(30°～40°),左岸坡高陡(50°～70°),溝底寬40m左右,相對高差50～80m。壩址兩壩肩巖石基本裸露,巖性為砂巖和泥質粉砂巖,河床覆蓋層厚5～12.5m。2焊接和制造土工膜該工程為土工膜垂直防滲鋪設,在新疆水庫設計施工中并不多見,土工膜焊接施工及過渡料、壩殼料施工方法如下:2.1壩底土工膜復合土工膜制作土方開挖→岸坡及壩基石方開挖→砼趾板洗筑→固結灌漿→帷幕灌漿→復合土工膜→過渡料、壩殼料施工→上游干砌護面、下游柵格草皮、防浪墻施工→壩路面施工。2.2土工膜的熱合工藝土工膜現場施工質量是本工程防滲的關鍵工序,是本工程成敗最重要的工序之一。經各方多次試驗土工膜采用焊接施工。(1)材料規格:300g/0.8mmPVC/300g,幅面2m×50m,每卷材料要三證齊全,到貨后對材料的各項技術指標進行復測。(2)施工前對土工膜進行焊接試驗。試驗時使用的焊機應與正式施工焊機相同。施工采用ZDR—2500型自動爬行熱合焊機。做好氣溫、風速、濕度、焊接溫度和行走速度的記錄,并做抗拉試驗,斷裂強度不小于母材的80%,且斷裂位置不在焊縫上。(3)每幅土工膜堅持錯縫焊接,重復接點越少越好,避免接點產生質量問題,土工膜搭接留邊處采用噴刷丙酮霧液進行布膜分離。(4)施工時,土工膜平放在寬木板上,寬木板要擺平,易于熱合焊機行走方便。焊接搭接寬度為10cm,熱合焊機行走不到處或損壞處采用手工焊槍進行施焊。(5)主膜焊接后,兩側無紡布采用縫合連接,每次施工焊接2幅為宜,施工到位后再進行焊接下一幅。土工膜施工時,幅面縱向和橫向都應保持一定的松馳度,以防大壩沉陷變形而損壞土工膜。(6)在三幅片的接點處進行加膜處理,以保證節點質量,加膜幅片尺寸為30cm×30cm。加膜處理后,節點處由原來二布一膜變為二布三膜。(7)施工時焊機行走速度為2.5～3.0m/min,焊膜溫度為250℃～280℃。(8)焊接完成后作質量檢查。質檢采用充氣驗漏,充氣壓力為0.1MPa,充氣持續1min壓力值減少<0.2MPa為合格。2.3壩底基層材料(1)土工膜上下游為0.2m寬細砂保護層及0.8m過渡料,其余為壩殼料,在細砂保護層及過渡料施工時采用“擋板法”,在施工土工膜上下游時先施工細砂保護層及過渡料再施工壩殼料。施工時用30cm寬木模板緊貼土工膜兩側放置一排,另一排木模板放置細砂保護層外界面,先人工填充細砂保護層,再填放過渡料,其次再施工壩殼料,施工時保證細砂保護層及過渡料的厚度。(2)鋪料采用“后退法”,細砂保護層及過渡料每30cm填筑一次,鋪設2次后與壩殼料厚度控制60cm左右進行壩殼料碾壓施工,由于工作面較大,幾種料可同時上壩施工,控制交叉作業時間,可采用分期進行土工膜上下游的施工,并盡量減少分塊數量,采用“后退法”施工時,使細小塊石充填于架空或凹陷處,形成較平整的頂面。在填筑過程中對超出表面的冒尖石或大塊石進行挖除處理,靠近岸坡邊界接坡處用砂礫料鋪填,防止大料集中或架空。(3)施工時邊坡控制100cm左右履帶方,邊坡采用三角尺測坡掛線,防止過大的邊坡盈虧。施工4～5層壩殼料后,采用1m3挖掘機挖除履帶方,留20cm左右保護層,人工精確修正邊坡。(4)細砂保護層及過渡料采用HZR250型平板振動打夯機和1t電動夯板。壩殼料用推土機整平,碾壓采用16t平板振動碾壓實。各種料進入壩面后經檢測含水率在15%～20%之間,碾壓時不再進行灑水。(5)碾壓順壩軸方向行走,碾跡重合>0.3m,不漏壓,并盡量靠近左右岸坡,邊角用夯機分層夯實。對過渡料及壩殼料進行騎縫碾壓,當壩體壩筑到15m左右時,對上下游邊坡進行斜坡碾壓,斜坡碾壓采用10t斜坡振動碾,220型推土機牽引振動,保證斜坡密實。3pe聚乙烯土工膜烏魯木齊東山區石仁子溝水利工程土工膜垂直防滲的設置型式為新疆首例,此種型式在國內也是少有的。工程此時也正在施工中,已達高程1095m。已建成工程的使用效果較好。工程采用300g/0.8mmPVC/300g聚氯乙烯復合土工膜較之PE聚乙烯土工膜,其最大優點是:①焊縫布膜脫離較易,采用丙酮噴刷即可解決,PE膜則不行;②PVC聚氯乙烯有