摘要：由于刘窑骨干坝枢纽工程仅有均质土坝，无泄水设施，现状淤泥面高，下游坝坡未设排水沟，工程没有泄洪设施，本文针对其存在的问题，给出相应的除险加固工程设计，以期达到工程设计效益。
关键词：水沟；泄洪；除险加固；工程设计
1 综合说明
1.1项目区概述
1.1.1地理位置
刘窑骨干坝位于定边县砖井镇刘窑村，东经107°42′07″，北纬37°26′40″，属内流区马泉沟流域，距县城25km。
1.1.2工程现状
1.1.2.1现状基本情况
刘窑骨干坝始建设于2007年，控制流域面积17.59km2，枢纽工程仅有均质土坝，无泄水设施。现状淤泥面高程为986.30m，坝顶高程为1000.10m，最大坝高20.3m，坝顶长115.0m，宽6.0m，上游坝坡坡比为1:2.7，下游坝坡坡比为1:1.5-1:4.0，现状坝体完好。现状淤泥面距坝顶13.8m，已淤地面积为4.43hm2，已淤积库容20.68万m3，总库容为115.98万m3。
该坝下游有石油企业井场5处，400米处有通村公路，上下游河道附近近期无工程实施。
1.1.2.2工程存在的主要问题
1）下游坝坡未设排水沟。
2）工程没有泄洪设施，且库容大于100万m3，需增设泄洪建筑物。
1.1.2.3加固方案
1）下游坝坡增设排水沟。
2）在坝体左岸新建钢筋砼溢洪道。
本次除险加固的目的是为了保证坝体、公路以及石油井场安全，保护多年淤地成果，防止溃坝，为当地农民增收发挥作用。枢纽工程由大坝和溢洪道两大件组成，洪水处理方式采用调洪下泄的方式。
1.2 水文、气象
1.2.1流域概况
工程位于内流区马沟泉流域上，控制流域面积17.59km2，主沟道长11.11km，平均沟道比降28.7%。该流域属黄土丘陵沟壑区第Ⅳ副区，流域内梁峁起伏，沟壑纵横，沟深坡陡，地形破碎，土质疏松，水土流失十分严重。
1.2.2气象水文
项目区属北温带干旱半干旱大陆性季风气候，多年平均气温7.9℃，极端最高气温37.7℃，极端最低气温-29.4℃，≥10.0℃的年积温为2989.6℃；年日照时数为2760h，多年平均蒸发量2490mm；多年平均风速3.2m/s，最大冻土深度为103cm，年均无霜期141天。
1.2.3水文计算及成果
1）设计洪峰流量计算
设计洪峰流量采用《榆林地区使用水文手册》中的汇水面积相关法计算，计算得30年一遇洪峰流量为69.56m3/s，300年一遇洪峰流量为119.68m3/s。
2）设计洪水量计算
设计洪水量采用《水土保持综合治理技术规范，沟壑治理技术》中的推理公式计算，计算得30年一遇洪水总量为44.97m3/s，300年一遇洪水总量为86.51m3/s。
3）年输沙量计算
根据《榆林地区实用水文手册》图，并结合流域实际情况，本次设计多年平均侵蚀模数为0.5万t/km2?a，坝控流域年输沙量为6.51万m3。
1.3除险加固工程设计。
1.3.1工程规模
1）工程规模
刘窑骨干坝控制流域面积为17.59km2，总库容115.98万m3，根据《水土保持综合治理技术规范.沟壑治理技术》（GB/T16453.3—2008）中有关要求，确定其工程规模为骨干坝，防洪标准为：30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核，淤积年限取9.0年。
2）水位及库容
现状淤积高程▽986.30m，已淤库容20.68万m3；设计拦泥高程▽995.28m，新增淤积库容57.74万m3；校核洪水位▽998.60m，滞洪库容37.56万m3；总库容115.98万m3 ；坝顶高程▽1000.10m，沟底高程▽979.80m。
1.3.2枢纽组成及布设
该工程建设的主要目的在于保护下游坝体及石油井的安全，故枢纽工程有坝体和溢洪道“两大件”工程。
刘窑骨干坝属加固工程。经实地勘测，坝址右岸为村民耕地，布设溢洪道占地面积较大，故本次设计溢洪道布设在左岸。溢洪道由进口段、控制段、陡坡段及挑流消能段组成，采用C25钢筋砼结构。
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1.3.3土坝设计
该坝现状淤泥面高程为986.30m，坝顶高程为1000.10m，淤泥面距坝顶13.8m，库容能满足300年一遇洪水校核的要求。
本次设计坝体不需要加固，只在下游坝坡增设排水沟，总长187.6m，排水沟采用C20砼矩形断面，高30cm，宽30cm，侧墙厚15cm。
1.3.4溢洪道设计
根据坝址地形地质情况及规范要求，溢洪道布设在坝体左侧，由进口段、控制段、陡坡段及挑流消能段组成，全长115.0m，采用C25钢筋砼矩形断面。
1）进口段
溢洪道进口为八字形，进口底高程995.28m，长8.0m，底宽由14.0m渐变为7.0m；底板厚度0.5m，基础下铺设10cm厚的C15砼垫层；侧墙采用扶臂式挡墙形式，侧墙高3.8m，宽0.5m，侧墙外每隔3.0m设一道扶臂墙，厚30cm，外坡比为1:0.3；进口段侧墙起始端两侧设截渗齿墙，长1.5m，厚50cm，高度与进口段侧墙高度一致；在桩号溢0+008.0处设置伸缩缝，缝宽2cm，缝内填充沥青油麻；为了防止水流淘涮进口处基础，在溢洪道进口处下设一道底宽0.8m，高1.0m的矩形齿墙，对进口基础具有截渗防冲的作用。
2）控制段
溢洪道控制段为宽顶溢流堰形式，根据《规范》溢流堰长度一般取堰上水深的3～6倍，为14.0m。
控制段底宽7.0m，在桩号溢0+008.0～溢0+014.0之间为交通桥，侧墙顶宽0.8m，高3.8m，内坡垂直，外坡比为1:0.1，侧墙顶部设置高1.0m，宽0.3m的挡块。在桩号溢0+008.0、溢0+014.0处分别下设2根φ1000，深10m的灌注桩，并用80×100cm的横梁连接，横梁两侧设0.2m宽、0.5m高的挡块。
在桩号溢0+014.0～溢0+022.0之间，侧墙采用扶臂式挡墙形式，侧墙高3.8m，宽0.5m，侧墙外距伸缩缝1.5m处设一道扶臂墙，厚30cm，外坡比为1:0.3。在桩号溢0+022.0处下设2根φ1000，深15m的灌注桩，并用80×100cm的横梁连接，横梁两侧设0.2m宽、0.5m高的挡块。
控制段底板厚0.5m，基础下铺设10cm厚的C15砼垫层；在桩号溢0+008.0、溢0+014.0、溢0+022.0处设置伸缩缝，缝宽2cm，缝内填充沥青油麻。
3）陡坡段
控制段后接陡坡，陡坡宽7.0 m，总落差14.86m，水平长87.34m，坡比为1:6.0，陡坡斜长90.39m。在桩号溢0+022.0～溢0+038.0之间，侧墙高由3.8m渐变为1.6m，侧墙宽0.5m，在桩号溢0+038.0～溢0+109.34之间，侧墙高为1.6m，侧墙宽0.4m，侧墙采用扶臂式挡墙形式，侧墙外距伸缩缝1.5m处设一道扶臂墙，厚30cm，外坡比为1:0.3；底板厚0.5m，基础下铺设10cm厚的C15砼垫层。
纵向每隔8m设一道伸缩缝，缝宽2cm，缝内填充沥青油麻；分缝处下设2根φ1000的灌注桩，桩深15m，并用80×100cm的横梁连接，横梁两侧设0.2m宽、0.5m高的挡块。
4）挑流消能段
根据实际地形地质，陡坡段末端采用挑流式消能，将水流送到下游河槽，挑流鼻坎水平长为5.66m，鼻坎挑射角为30度，反弧半径为5.0m，挑流挑长为24.79m，冲刷坑深度为4.55m。挑流鼻坎末端处下设两根φ1000灌注桩，桩深20m，并用80×100cm的横梁连接，横梁两侧设0.2m宽、0.5m高的挡块。
消能段后设的铅丝笼石护脚，防止陡坡末端被回水冲刷破坏。护脚长2.0m，高3.0m，宽与陡坡末端横梁同宽，为8.98m。
6）其他设施
在溢洪道底板下，距溢洪道侧墙50cm处，布设2根纵向软式透水管，管径为200mm，总长210.0m。
溢洪道边坡开挖时，每隔5m设一道戗台，宽1.5m。
1.4工程概算
1.4.1主要工程量及建筑材料
1）主要工程量计有：土方量1.51万m3，砼1539.33m3。
2）主要材料用量：需用水泥674.67t，砂子960.99m3，石子1528.36m3，柴油7.62t，钢筋72.44t。
1.4.2工程总投资及总工时
工程总投资214.03万元，总工时量3.90万工时。
1.5工程效益
1）坝地种植效益：工程达到淤积年限后，可淤成坝地137.6亩，坝地利用率按80%计算，则可利用坝地110.1亩，坝地亩产按400kg计算，粮食单价为2.0元/kg，故坝地亩产效益为800元，扣除每亩种植投入种子、化肥、农药的成本150元，每年可净收入7.16万元，按30年种植期计算，累计种植效益为214.72万元。
2）拦泥效益：该工程建成后可拦截泥沙78.42万m3。
参考文献
[1]陕计项目[2000]1045号文颁发的《陕西省水利水电工程概（预）算编制办法及费用标准》；
[2]陕发改项目〔2009〕921号文《关于陕西省水利水电工程概预算编制办法及费用（2000版）调整意见的批复》；
[3]国家计委计价格〔2002〕1980号文关于印发《招标代理业务收费管理暂行办法》的通知.
论文作者:柴巧玲
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/8/30
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