黑河引水工程灃峪渡槽混凝土結(jié)構(gòu)病害治理許曉會

劉斌

【摘要】:經(jīng)過灃峪渡槽病害原因分析,采取新技術(shù)、新材料、新工藝加固處理,提升混凝土結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度,預(yù)防混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)性能繼續(xù)劣化,延長渡槽使用壽命,確保輸水安全。加固技術(shù)優(yōu)異、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工簡便、外觀效果好,值得在類似水利工程加固中借鑒。【作者單位】:陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院;

【關(guān)鍵詞】:渡槽加固裂縫碳化阻銹修補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)

【分類號】:TV672.3

【正文快照】:1工程概況及存在問題1.1工程概況灃峪渡槽是西安市黑河引水工程長安段輸水暗渠跨越灃河一座輸水建筑物,渡槽長度67.48m,設(shè)計流量14m3/s,加大流量15m3/s。渡槽下部為現(xiàn)澆鋼筋混凝土懸鏈線板拱排架結(jié)構(gòu),上部為現(xiàn)澆矩形鋼筋混凝土槽箱結(jié)構(gòu),板拱主跨40m,拱圈采取變截面懸鏈黑河引水工程百科內(nèi)容來自于:\o"未添加,點擊添加到單詞本"黑河引水工程是一項跨流域引水、綜合利用大型水利工程。工程是以西安市城市供水為主,兼有農(nóng)業(yè)澆灌、發(fā)電、防洪等綜合效益。黑河引水工程是以黑河水庫為關(guān)鍵水源,以石頭河水庫為補(bǔ)充水源,石砭峪水庫作為備用水源。可從根本上改善西安城市用水難問題黑河引水工程,日前二期建設(shè)水庫大壩筑高已達(dá)第二攔洪高程。這項工程建成后,將有效緩解西安用水擔(dān)心,滿足城市發(fā)展需要。西安是中國缺水最嚴(yán)重城市之一,因為多年來西部地域連續(xù)干旱程度增加,以及城市發(fā)展對水需求增加,一段時間西安曾出現(xiàn)嚴(yán)重水荒現(xiàn)象。供水擔(dān)心已成為多年來制約這個城市社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)鍵障礙。黑河是渭河一級支流,起源于秦嶺深處。１９８７年西安市開啟黑河引水一期工程,已建成輸水管道８６公里,城市配水管網(wǎng)５６公里,日凈水６０萬立方米水廠一座,前后將包含黑河徑流在內(nèi)西安周圍五大地表水源引入城市,初步緩解了西安水荒問題。

基礎(chǔ)情況

黑河引水工程是一項跨流域引水、綜合利用大型水利工程。工程是以西安市城市供水為主,兼有農(nóng)業(yè)澆灌、發(fā)電、防洪等綜合效益。黑河引水工程是以黑河水庫為關(guān)鍵水源,以石頭河水庫工程

水庫為補(bǔ)充水源,石砭峪水庫作為備用水源,最遠(yuǎn)引水距離143km,工程全部建成后每年可向西安市供水4.0億t,日供水規(guī)模110萬t,相當(dāng)于西安市現(xiàn)有供水能力1.6倍。工程內(nèi)容黑河引水工程由五大部分組成:

①金盆水庫樞紐工程:在黑河金盆峽谷處修建一座高130m欄河大壩,總庫容2.0億m3,為西安市年供水3.05億m3,日平均供水量76萬m3,每年為農(nóng)灌供水1.23億m3,電站裝機(jī)容量2.0萬kw,年發(fā)電量7308萬kw?h。

②輸水工程:輸水暗渠總長19km,其中隧洞、渡槽、倒虹、橋涵等建筑物多達(dá)174座。輸水工程

③水處理工程:在市區(qū)南郊曲江池畔修建日處理能力分別為80萬t和30萬t現(xiàn)代化凈水廠兩座。

④城市配水管網(wǎng)系統(tǒng):由曲江池水廠向市區(qū)埋設(shè)三條直徑mm配水干管,加上支管,總長121km。

⑤農(nóng)灌工程;利用黑河水庫供水,澆灌周至、戶縣農(nóng)田37萬畝。按1994年價格水平,全部工程建設(shè)總投資21.36億元。

黑河引水工程由黑河金盆水庫樞紐工程、城市輸水工程、凈水廠工程、城市配水管網(wǎng)工程及農(nóng)灌工程五大部分組成。金盆水庫樞紐工程金盆水庫樞紐工程于黑河峪口以上約1．5km處,距西安市86km。是一項以城市供水為主,兼有農(nóng)灌、發(fā)電、防洪等綜合利用大(Ⅱ)型水利工程。樞紐由攔河壩、泄洪洞、溢洪洞、引水洞、壩后電站及古河道防滲工程等建筑物組成。水庫按一百年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)(Q=3600m3／s)設(shè)計,兩千年一遇洪水(Q＝6400m3／s)校核。正常高水位594.0m,汛限水位593.0m,設(shè)計、校核洪水位分別為594.34m和597.18m。

攔河壩為粘土心墻礫石壩,最大壩高130m,壩頂長度433m,頂寬llm,壩頂高程600m,上、下游壩坡分別為l:2.2和1:1.8,其中下游壩坡部署有上壩道路。防滲粘土心墻頂高程598.00m,頂寬7.0m,最大底寬83m,上、下游邊坡均為1:0.3,心墻與上、下游壩殼間設(shè)有水平寬分別為3.0m和5.0m反濾過渡層。壩體填筑總量775萬m3。

泄洪洞位于左岸,采取塔式深孔進(jìn)水口,進(jìn)口底板高程545．0m,工作弧門孔口尺寸為l0m×l0m,洞身段為“龍?zhí)ь^”式明流洞,斷面為10m×13m園拱直墻式,出口底板高程為493.185m,桃流鼻坎為非對稱擴(kuò)散型,建筑物全長643.39m。泄洪洞設(shè)計洪水位下泄流量2421m3／s,校核洪水位下泄流量2450m3／s。

凈水工程

溢洪洞部署在右岸,進(jìn)口堰頂高程578.0m,堰寬12m,堰后為跌落段、下接平流段,洞身為圓拱直墻式明流洞,斷面尺寸為12m×14m~10m×11m,出口為舌型擴(kuò)散挑流鼻坎,建筑物總長471.242m。溢洪洞設(shè)計水位下泄洪量537m3／s,校核水位時下泄流量為m3／s。

引水洞位于左岸,進(jìn)口放水塔總高85.7m,依據(jù)城市引水對水質(zhì)要求,設(shè)上、中、下三個分層取水口,高程分別為571.0m,554．0m和514.3m。洞身為直徑3.5m壓力園洞。出口弧門孔口尺寸2m×2m,弧門前部署有電站引水岔管,弧門后為洞內(nèi)消力池,消力池末端與電站尾水相接,分別為城市和農(nóng)灌供水,建筑全長764.17m。引水洞設(shè)計引水流量30.3m3／s,加大引水流量34.1m3／s。

壩后電站裝置三臺HLAl53-LJ-120型水輪機(jī)及單機(jī)容量4000kw發(fā)電機(jī)一臺、8000kw發(fā)電機(jī)兩臺,總裝機(jī)容量0kw。電站年平均發(fā)電量7308萬kw?h。

古河道防滲位于金盆古河道左岸,采取帷幕灌漿防滲。帷幕東與水庫大壩左岸岸幕相接,在600m高程沿金盆東嶺西側(cè)及北嶺南側(cè)部署,西止周城公路,幕線全長1384m,總灌漿進(jìn)尺4.9萬m。另外,在金盆北嶺埡口處修建一座高13m均質(zhì)粘土副壩,與灌漿帷幕組成金盆古河道防滲系統(tǒng)。城市輸水工程城市輸水工程按水源劃分為黑河城市引水渠道工程、石頭河水庫補(bǔ)充水源渠道工程、石砭峪水庫備用水源渠道工程三部分。

1、黑河城市引水渠道工程

黑河水庫向城市供水由電站尾水渠送入藺家灣匯流池,與石頭河來水匯合

。黑河城市引水渠道自藺家灣匯流池起,自西向東經(jīng)過周至、戶縣、長安至西安市南郊曲江池凈水廠,全長86km。渠首匯流池引水高程510.2m,末端出口高程460.5m,渠道比降1／2500,為重力自流輸水。渠線沿秦嶺北麓坡腳和山前洪積扇而行,沿途橫跨嵌峪、田峪、澇峪、灃峪等河流,溝道70余條,穿越神禾、少陵等黃土塬,關(guān)鍵建筑物60余座,累計長約26．86km,其中隧洞12座,長14km;倒虹24座,長11.85km;渡槽17座,長1.01km;暗渠59.1km,包含其它各類建筑物共264座。因為在工程建設(shè)過程中增加了石頭河供水水源,調(diào)整了黑河水庫規(guī)模,使得整個輸水暗渠各段斷面和輸水能力不一樣。

金盆水庫(黑河水庫)

從樞紐藺家灣匯流池至見子河倒虹出口段長70.035km,暗渠斷面寬3.1m,高3.8m,設(shè)計流量14~15m3／s。從見子河倒虹出口至曲江池水廠段長16.18km,在供水規(guī)模調(diào)整前已施工,渠道斷面均為原設(shè)計尺寸。其中見子河倒虹出口至甫店匯流池段長1.88km,斷面為寬2.8m,高3.4m,設(shè)計流量10.3m3／s;甫店匯流池至曲江池水廠段長14.3km,為雙線暗渠,暗渠斷面尺寸為寬2.5m、高2.7m,設(shè)計流量為2×

5.8m3／s。石砭峪水庫備用水源渠道在甫店匯流池與黑河引水渠匯合。因為輸水暗渠在見子河倒虹出口以下過流能力不夠,故在倒虹出口設(shè)分流池,修建15.2km輸水支線至30萬t凈水廠,其中Φ2.0m壓力管8.2km,隧洞7.0km,設(shè)計流量4．0m3／s。

2、石頭河水庫補(bǔ)充水源渠道工程

石頭河水位于西安市以西約143km眉縣境內(nèi),距黑河峪口約60km。按石頭河水庫每年向西安市供水9500萬m3,并留有多供余地標(biāo)準(zhǔn),依據(jù)黑河水庫調(diào)整計算城市供水流量,確定石頭河補(bǔ)充水源渠道工程設(shè)計最大引水流量為6.0m3／s(當(dāng)黑河水庫供水流量最小時),平均流量2.4—3.6m3／s。

金盆水庫(黑河水庫)

石頭河水庫灌區(qū)東干渠已建成使用,從總干分水閘起至曹南溝東岸全長29.74km,渠道自西向東設(shè)計過水能力分為四級,其中:渠首至霸王河段長10.13km,過水能力11.5~13.5m3／s;霸王河至遠(yuǎn)門河段長6.87km,過水能力8~l0m3／s;遠(yuǎn)門河至湯峪河渡槽出口段長7.46km,過水能力為4.7—6.0m3／s;湯峪渡槽出口至渠末段長5.3km,過水能力2.2~3．0m3／s。渠首至湯峪渡槽出口全長24.46km,過水能力滿足城市供水要求。湯峪渡槽至曹溝段渠道過水能力偏小,需擴(kuò)大改建。

石頭河補(bǔ)充水源渠道工程從湯峪渡槽出口至黑河峪口藺家灣匯流池與黑河供水水源銜接,全長32．79km,其中改建5.3km,新建27.49km。沿線關(guān)鍵建筑物87座,其中隧洞16座,長23.83km;倒虹12座,長3.2km;渡槽3座,長0.1km;箱涵長5.38km,斷面尺寸為寬1.8m、高2.0m。渠道設(shè)計最大引水流量6．0m3／s。

3、石砭峪水庫備用水源渠道工程石砭峪水庫位于西安市以南約30km長安區(qū)境內(nèi),距黑河引水渠道甫店匯流池8.4km。石砭峪水庫作為黑河引水工程備用水源,每年向西安市供水3000萬m3,并要求在事故期間按40萬t／d供水。石砭峪水庫備用水源渠道工程是在石砭峪灌區(qū)西干渠樁號3+630處設(shè)分水閘,閘后新建輸水暗渠3.65km,渠末接黑河引水渠道甫店匯流池,設(shè)計流量5.0m3／s。另外,改建石砭峪總干和西干渠4.75km。凈水廠工程黑河引水工程設(shè)凈水廠兩座,總生產(chǎn)規(guī)模為日生產(chǎn)能力110

萬t。

金盆水庫(黑河水庫)

1、曲江池80萬t凈水廠

曲江池水廠位于西安市南郊曲江池畔,占地面積450m×

300m,總建筑面積1.6萬m2,設(shè)計生產(chǎn)能力為80萬t／d。一期按60萬t／d建設(shè),采取沉淀、過濾工藝,分四個獨立凈水系統(tǒng),斜管沉淀池與過濾池面積各為2657m2,清水池體積8萬m;金盆水庫建成后即改建水廠,將沉淀池改為過濾池,采取微絮凝接觸過濾工藝。水廠關(guān)鍵凈水建筑物、輔助生產(chǎn)機(jī)泵及生產(chǎn)管理,均采取集中管理,分散控制自控系統(tǒng)操作。

2、30萬t水廠

因為納入了石頭河水源,在曲江池水廠西南側(cè),新續(xù)建30萬t／d水廠一座,占地139畝,與來自見子河輸水管相接,進(jìn)廠水面高程462．9m。工藝步驟為沉淀、過濾,采取隔板反應(yīng)、乎流沉淀和“V”型濾池。城市配水管網(wǎng)工程凈水廠比市中心高45m,故黑河引水工程城市管網(wǎng)基礎(chǔ)采取重力供水。由水廠向市區(qū)埋設(shè)三條直徑mm干管,加上支管,Φ400~Φmm管道總長121.4km。對城區(qū)和南郊、西郊東黑河

部和東郊西部地域進(jìn)行重力自流供水。另外在東斜五路設(shè)管網(wǎng)加壓站一座,加壓能力