铁斯巴汗水库除险加固方案布置比选分析

2020-08-21胡尔买提木拉提

水利科学与寒区工程 2020年4期

胡尔买提·木拉提

(新疆托里县水利局，新疆托里 834500)

1 工程概况

工程所在区域位于准噶尔盆地西北边缘托里县，由于受大气环流、地理纬度、地形等因素影响，气候特点是冬季严寒而漫长，春季升温不稳定，夏季短促而凉爽，秋季降温快。多年平均年降水量250.6 mm，每年降水量的27.4%～45.3%以积雪形式积存起来；年平均气温为5.4 ℃，历年最低气温-36.6 ℃，历年最高气温40.2 ℃，气温日、年较差大；无霜冻日数140 d，实测最大冻土深1.54 m。项目区属准噶尔—北天山褶皱系的三级构造单元玛依勒—加依尔复向斜内[1]。工程区反应谱特征周期0.40 s地震动峰值加速度0.15 g，对应的地震烈度为7度[2]。库区大部分为第四系覆盖，只在坝址区基岩零星出露。基岩在现状大坝处埋深数米，离开大坝周围则基岩埋深急剧变大。综合判断，库坝区基岩面起伏较大，坝址处基岩凸起，形成穹隆构造。

工程规模为小(1)型，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物4级，次要建筑物5级[3]。设计洪水标准为10 a一遇，校核洪水标准为50 a一遇。水库枢纽主要由大坝、溢洪道和冲砂放水洞组成。该水库是一座以农业灌溉为主的平原水库。2016年7月28日铁斯巴汗水库遭遇超标准大洪水，受溢洪道泄流能力限制，造成洪水漫坝、局部坝段下游坝体冲毁、溢洪道出口段冲毁、冲砂放水洞闸阀破坏无法正常启闭。此次除险加固主要内容为：加高加宽大坝冲毁部分；新建放水涵洞及金属结构；改造溢洪道及增设坝后消能措施；恢复原库容；增设大坝监测设施、水文测报、通讯等设施；完善管理制度，提高管理水平。

2 除险加固布置方案比选

根据水库现状复核，现有设施无法满足水库防洪、兴利要求：大坝不满足挡水高度，溢洪道难以承泄相应洪水，冲砂放水洞无法正常工作。根据水库径流及兴利复核，要求水库将正常蓄水位抬升至1245.57 m，结合小型水库管理水平，水库汛期限制水位也采用相应水位即1245.57 m。因此，本次除险加固设计总体方案在提高正常蓄水位前提下，提高大坝高度、增加洪水下泄能力间进行选择、组合。除险加固布置方案如表1所示。

表1 除险加固方案对比表

3 除险加固大坝布置

经方案一改造后大坝全长488.18 m，坝顶高程为1247.60 m(现状坝顶高程为1246.32 m)，坝顶加高1.28 m，最大坝高14.90 m，坝顶宽6.0 m。

左岸挡水坝段桩号为0-0046.909～0-181.202，全长134.28 m。右岸挡水坝段桩号为0+204.082～0+336.982，全长132.90 m。均采用钢筋混凝土挡墙型式，最大墙高为4.4 m，墙顶高程1248.80 m，墙下游回填堆石，堆石顶部设置100 mm 厚砂砾石路面，路面顶高程1247.60 m。

主河床挡水坝段桩号为0-046.909～0+000.000、0+030.000～0+204.082，全长220.991 m。原大坝坝型为土工膜斜墙堆石坝，本次加固大坝维持原坝轴线不变，采用带帽加高方式进行加固改造。为保护原防渗体系，上游坝面及防浪墙维持原状，紧贴原防浪墙下游新建防浪墙。拆除原坝顶200 mm厚路面，坝顶上游新建“L”型防浪墙，底宽2.1 m，防浪墙顶高程为1248.80 m。拆除下游坝肩路缘石及坝顶部分堆石体，坝顶下游新建反“L”型钢筋混凝土挡土墙，顶高程为1247.80 m，高出坝顶0.20 m。坝顶加高部分采用堆石料，堆石孔隙率应不大于25%。坝顶路面采用100 mm厚砂砾石结构，路面顶高程为1247.60 m。

桩号0+125.000～0+160.000(原大坝桩号0+220.000～0+255.000)为大坝冲毁段，本次除险加固将该段临时填筑的不合格混合料挖除，采用堆石料进行重新填筑，并碾压密实。填筑体下游坡面采用0.4 m×0.4 m×0.08 m(长×宽×厚)预制混凝土板防护。

拆除大坝下游破损处混凝土预制块护面并恢复，混凝土预制块尺寸与原混凝土预制块尺寸相同。大坝典型断面见图1。