从江县登盆水库工程泄水建筑物布置及结构设计

摘 要：根据登盆水库坝址区的地形、地质条件及推荐的柔性坝型，对泄水建筑物的布置进行了综合分析，最终推荐左岸垭口改造为独立式溢洪道方案。初步设计阶段，在满足技术规范要求的基础上，对泄洪建筑物主要结构进行了适当的优化，有效降低了工程施工难度和风险，为工程施工提供了详细可靠的技术指导。

关键词：泄洪；泄水建筑物；引渠结构；消能

1 工程概况

登盆水库工程的兴建主要任务是解决庆云乡及周边村寨饮水问题，多余水量用于下游灌面用水。工程总库容在0.01～0.001亿m3之间，首部枢纽等别为V等，工程规模属小（2）型，泄水建筑物为5级建筑物，设计洪水为30年一遇，相应下泄洪水流量47.9m3/s；校核洪水为300年一遇，相应下泄流量为74.8m3/s。消能防冲设施按10年一遇洪水设计（P=10%）。

2 泄洪方式的选择及泄洪方案的拟定

分析枢纽区地形条件，河谷为一深切河谷呈不对称“V”型谷，右岸山顶高程为679.0m，坡度32°，地形相对较为顺直；左岸山顶高程553.8m，坡度26°，左岸为河道弯道的凹岸，山顶左侧有一天然垭口，垭口顶部高程545.0m，水库正常蓄水位为540.0m，可能存在垭口渗漏问题，根据钻孔资料可知，第四系覆盖层厚3.6m，下伏岩层为震旦系中统南沱组（Z2n）泥质不等粒砂岩，岩层走向N75°W，倾向上游偏左岸，倾角60°，岩石节理、裂隙弱发育。岩体较严重，强风化铅直深度13.3m，强风化岩体破碎，强度较低，弱风化岩层较完整，强度较大。

工程推荐坝型为柔性坝，不建议坝身溢流方式，结合地形条件，将左岸垭口改造为溢洪道，既可以避免修建副坝问题，又避免了强挖岸边溢洪道造成高边坡问题，同时也节约了工程投资[1]。因此，故本工程泄洪方式推荐左岸垭口改造为独立式溢洪道方案。

3 泄水建筑物平面布置

工程为Ⅴ等小（2）型工程溢洪道布置在大坝左岸垭口位置，为地面独立、开敞式溢洪道，分为引渠段、控制段、泄槽段、台阶消能段和消力池段。引渠段长度为65.21m，进口宽度为26.0m，底板高程为538.0m；控制段长度为7.0m，每孔净宽7.0m，共设2孔，溢流前沿总宽15m，堰顶高程同正常蓄水位高程为540.0m，采用WES实用堰，顶部设置宽度为7.0m的交通桥，交通桥顶部高程为543.0m；泄槽段总长度为131.60m，底坡i=12.50%，前30m为水平收缩段，由水平宽度15.0m收缩到10.0m，泄槽采用矩形断面，尾部利用长度为11m的抛物线形式与下游台阶消能连接；台阶消能段长度为25.2m，台阶宽度为1.4m，高度为1.0m，共设18步台阶；消力池紧挨台阶消能段布置，消力池长度为10m，底板高程为499.0m，边墙顶部高程为502.50m。

4 泄水建筑物结构设计

4.1 引渠结构设计

根据左岸垭口地形走向及溢洪道布置，引渠段总长度为65.21m，平面转弯角度为80.370，进口段底部净宽26.0m，与控制段连接位置底部净宽为15.0m。引渠底板高程为538.0m，利用C20混凝土找平，厚度为0.2m。两岸开挖坡比为1：1，高程542.0m以下采用C20混凝土贴坡护坡方式，厚度为0.3m。

4.2 控制段结构设计

4.2.1 结构设计

控制段长度为7.0m，溢流总宽为15.0m，中间设置1.0m宽的桥墩，溢流净宽为14.0m，共设2孔，每孔7.0m，采用WES实用堰，堰顶高程同正常蓄水位同高，为540.0m，上游面铅直。溢流头采用C15混凝土，溢流面及桥墩均采用C30钢筋混凝土，溢流面厚度为0.5m。控制段置于强风化中部，底部设置固结灌浆和锚杆。

控制段顶部布置交通桥，采取简支结构，桥面高程为543.0m，主梁底部高程为542.20m，高于校核水位541.92m（P=0.33%），满足行洪要求，交通桥板梁材料采用C25钢筋混凝土。

4.2.2 堰面体形设计

堰顶高程为540.00m，堰顶原点上游曲线采用椭圆曲线[2]，参数如下：■+■=1。椭圆弧与上游竖直面交点高程为539.70m。堰顶下游曲线采用《溢洪道设计规范》SL253-2000附录A中的WES幂曲线，其公式为：Xn=k・H■■・y。按高堰设计，相应取：n=1.85，k=2.0；Hs：定型设计水头，取Hs=1.6m。由上述参数可得表孔堰面曲线方程为y=0.335x1.85。

4.2.3 反弧段

WES曲线与泄槽段用半径为4.5m的反弧段相接，中心角44.22°。

4.3 泄槽段

泄槽段为桩号溢0+007.00～0+163.80，总长度为131.60m，其中桩号为0+007.000～0+037.00为平面收缩段，起始断面宽度为15.0m，收缩后断面宽度为10.0m，收缩角为4.73°，桩号溢0+056.69～0+065.81为水平转弯段，中心线转弯半径为60.0m，转弯角为12.03°，桩号溢0+007.00～0+127.61泄槽坡度为12.5%，桩号溢0+127.61～0+138.60为竖向转弯段，采用抛物线形式与下游台阶消能段连接，曲线方程为y=0.125x+0.02679x2。

泄槽采用矩形断面，侧墙高度为2.0m，宽度为1.2m，底板厚度为0.5m，底板及侧墙均采用C30钢筋混凝土。泄槽段基础放置强风化中上部，具置不满足开挖要求，采用C15混凝土结构进行基础置换，底部结合固结灌浆增强基础的承载力，随机布置直径为25mm的锚杆，加强基础抗滑能力。

4.4 台阶消能段

台阶消能段为桩号溢0+127.61～0+163.80，根据地形条件及具体布置，台阶消能段水平长度为25.2m，坡度为35.54°，台阶宽度为1.4m，高度为1m，共18个台阶。断面采用矩形断面，宽度为10.0m，边墙高度为2.0m，厚度为1.2m，材料采用C30钢筋混凝土。基础位于强风化中下部，由于地基强风层岩性较差，承载力较低，基础布置固结灌浆增强基础的承载力[3]，且增设直径为25mm的锚杆，加强基础抗滑能力。

4.5 底流消能段

消力池桩号为溢0+163.80～0+173.80，长度为10.0m，消力池底板高程499.00m，断面采取矩形断面，宽度为10.0m，高度为3.47m，边墙底部高程为512.50m。消力池底板及边墙均用C30钢筋混凝土，边墙宽1.5m，高3.5m，底板厚1.0m。基础位于强风化中下部，由于地基强风层岩性较差，承载力较低，基础布置固结灌浆增强基础的承载力，且增设直径为25mm的锚杆，加强基础抗滑能力。

5 结束语

登盆水库泄水建筑物初步设计中，结合工程自身特点，采用地面独立、开敞式溢洪道方案，不仅结构紧凑，同时运用灵活方便。登盆水库泄水建筑物的结构设计计算，总体达到优化大坝枢纽布置、加快施工进度和降低投资的预期目标，确保工程安全可靠、高效优质的施工建设。

参考文献

[1]王景涛，庞书聪，柴玉梅，等.英布鲁水电站枢纽泄水建筑物设计[J].水利水电工程设计，2011，30（4）：31-34.

[2]卞全，马晓华.新疆柳树沟水电站工程的泄水建筑物设计[J].水利与建筑工程学报，2014（04）：116-119.

[3]冯俊.泄水建筑物工程设计中需要注意的事项[J].黑龙江水利科技，2014（08）：35-38.

作者简介：钟京发（1988-），男，贵州省贵阳市人，本科，助理工程师，主要从事水利水电工程施工组织设计和施工管理工作。