5工程總體布置及水工建筑物5.1設計依據5.1.1工程等級及技術規(guī)范根據《水利水電樞紐工程等級劃分及洪水標準》(SL252—2000)第2.1.1、2.2.1、2.2.6條及《防洪標準》(GB50201—94)第6.1條的規(guī)定，該項工程工程等別為III等，工程規(guī)模為中型，水庫永久性水工建筑物級別為:永久性主要建筑物(包括主壩、溢洪道)為3級；永久性次要建筑物(輸溢洪道尾水渠等)為4級。洪水標準的確定，依據《水利水電樞紐工程等級劃分及洪水標準》(SL252—2000)規(guī)定，對于平原區(qū)永久性的3級水工建筑物(土石壩)，設計洪水標準為100年，校核洪水標準為200年。本次初步設計主要依據的技術規(guī)范如下：《防洪標準》(GB50201—94)《水利水電樞紐工程等級劃分及洪水標準》(SL252—2000)《水利水電工程設計洪水計算規(guī)范》(SL44—93)《水利水電工程水文計算規(guī)范》(SDJ214—83)《水利工程水利計算規(guī)范》(SL104—95)《水電工程水庫淹沒處理規(guī)劃設計規(guī)范》(DL/T5064—1996)《土工試驗規(guī)程》(SL237—1999)，第一分冊(第二版)《水利水電工程地質勘察規(guī)范》(GB50287—99)《水利水電工程天然建筑材料規(guī)程》(SL251—2000)《各規(guī)劃設計階段工程地質勘察工作深度和質量要求》(85)水建勘字第8號《水工建筑物抗震設計規(guī)范》(SL203—97)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》(SL274—2001)和《修改和補充規(guī)定》《碾壓式土石壩施工技術規(guī)范》(SDJ213—83)《水工建筑物抗冰凍設計規(guī)范》(SL211—98)《水利發(fā)電工程初步設計編制規(guī)程》（DL5021—93）《遼寧省水文手冊及成果圖》（1975）《遼寧省中小河流設計暴雨洪水計算方法》（1998）《水庫工程管理設計規(guī)范》（SL106—96）《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》（SDJ338—89）（試行）《水利水電工程環(huán)境影響評價規(guī)范》（SDJ302—88）5.1.2設計基本資料水文與氣象資料羅家溝水庫位于遼寧省沈陽市浦河農業(yè)高新技術開發(fā)區(qū)，屬于北溫帶季風大陸性氣候，低山丘陵地貌，其庫區(qū)主要水文與氣象特征如下：1）流域多年平均降雨量553mm2）多年平均年水面蒸發(fā)量1700mm3）多年平均氣溫70C4）最大凍結深度1.5m5）平均無霜期182天6）多年平均風速4.4m/s7）設計洪水位82.94m，相應輸水洞泄量288）校核洪水位83.56m，相應輸水洞泄量32.409）正常蓄水位82.00m10）死水位80.50m5.2主要建筑物及樞紐布置5.2.1主要建筑物及樞紐布置樞紐工程主要由土壩、溢洪道構成。根據開發(fā)區(qū)的總體規(guī)劃，需在水庫背水坡面鋪設公路，大壩軸線與公路軸線相距17m。（一）土壩現(xiàn)有攔河壩全長5020.00m，其中主壩長4120.00m、副壩長900.00m，為均質土壩，壩頂寬度4.00m，最大壩高：主壩7.00m，副壩3.80m，經本次實際測量迎水坡為1:2.3,背水坡為1:1.9。水庫設計洪水標準50年（p=2%）,校核洪水標準300年（p=0.33%）。經加固設計，設計壩頂高程85.78m。大壩本次除險加固有下列項目：主壩1）壩頂路面大壩壩頂寬度根據規(guī)范要求及實際情況，采用4m寬，0.3m厚，大壩路為砂石路面，其長度為4120m。2）大壩加高培厚壩頂高程由現(xiàn)狀提高到設計高程85.78m，壩頂寬度4m，迎水坡為1：2.5，背水坡為1：2.0。3）護坡翻修大壩上下游護坡均從壩頂護到壩底，上游坡采用干砌石護坡，其結構型式為：干砌石40cm，碎石墊層厚20cm，砂石反濾層厚15cm；背水坡采用碎石護坡，厚度20cm,碎石粒徑5?15cm。5）下游壩腳排水體排水體采用干砌石貼坡，干砌石厚40cm，反濾體為碎石厚20cm，砂石厚20cm。副壩1）壩頂路面大壩壩頂寬度根據規(guī)范要求及實際情況，采用4m寬，大壩路為砂石路面，其長度為900m。2）大壩加高培厚壩頂高程由現(xiàn)狀提高到設計高程85.78m，壩頂寬度4m，迎水坡為1：2.5，背水坡為1：2.0。3）護坡翻修大壩上下游護坡均從壩頂護到壩底，上游坡采用干砌石護坡，其結構型式為：干砌石40cm，碎石墊層厚20cm,砂墊層厚15cm；背水坡采用碎石護坡，厚度20cm，碎石粒徑5?15cm。4）下游壩腳貼坡排水體排水體采用干砌石貼坡厚40cm，反濾體為碎石20cm,粗砂20cm；其長度為900m。（二）輸水洞設計將原有兩座輸水洞拆除重建。在原來位置上新建同等規(guī)模、結構基本相同的南北兩座輸水洞，既壩下埋管式現(xiàn)澆鋼筋混凝土矩形方涵。。根據方案比較結果，選定方案為底板高程南閘▽80.5m兩孔1.5m*1.5m輸水洞、北閘^80.0m兩孔1.5m*1.5m輸水洞，并通過水力計算進行驗證，從樞紐布置、水閘的水力要素、水流流態(tài)、水力現(xiàn)象、消能防沖效果等進行了研究，最終確定輸水洞工程主要由引水渠、進水塔、輸水洞洞身、消力池、海漫泄水渠組成，見附圖-01。引水渠底寬6m邊坡1：2,長度為30m，采用漿砌石護坡，進水塔閘室堰面采用平底寬頂堰，閘底板順水流方向長5.5m。底板頂高程南閘30.5m（北閘▽80.0m），厚0.6m，檢修層頂高程▽82.3m（81.8m）。閘室每孔凈寬1.5m，總凈寬3.0m。中墩厚0.8m，邊墩厚0.8m采用直墻式。閘室總寬5.4m。閘室混凝土標號為C20，W4，F(xiàn)100。閘門采用平板鑄鐵閘門，閘門孔口尺寸（寬X高）1.5mX1.5m，共2扇。啟閉機室坐落于閘墩上，房屋尺寸5.40mX3.84m，凈高3.0m。啟閉機室背水側設檢修交通橋，橋板寬1.20m，橋板高程▽84.9m。交通橋采用裝配式混凝土結構。閘室上部結構混凝土標號為C25。輸水洞段通過斜坡段與消力池段相連，斜坡段長為2.0m，坡比為1：4.0，池深0.50m，底板厚0.40m；為增加滲徑，消力池底板不設排水孔。底板下鋪0.1m厚素混凝土墊層，消力池末端齒墻深1.0m，底寬0.3m，兩側采用懸臂式鋼筋混凝土擋土墻。消力池混凝土標號為C20，W4，F(xiàn)100。消力池后是15m干砌石海漫，頂高程為80.48m，厚為0.40m，下鋪0.2m砂礫石及反濾土工布。下接30m渠道渠底寬6m邊坡1：2,渠道兩側采用干砌石護坡。（三）搶險道路修筑副壩上壩搶險道路5.3土壩設計5.3.1筑壩土料及壩體土料原始資料的整理分析三臺子水庫為已成水庫，本次設計大壩滲透穩(wěn)定分析和壩體穩(wěn)定分析所采用的計算指標是根據現(xiàn)有壩體土樣實驗成果，并結合一些已建水庫的經驗數(shù)值而選定。三臺子水庫的地質勘探工作由遼寧省水利水電勘測設計研究院和遼寧省水利水電科學研究院完成。（一）滲透系數(shù)壩體滲透系數(shù)三臺子水庫大壩由主壩和副壩構成，主副壩的筑壩土料相同，因此，其壩體滲透系數(shù)一樣?？紤]取樣時由于大壩夯實不均勻，水平的k值又可能比測試的要大，所以此次設計中取大值均值:壩體滲透系數(shù)k=0.0031m/d，壩基滲透系數(shù)k=0.12m/d。（二）容重三臺子水庫已建成四十多年，故壩體容重指標選取以壩體土樣試驗數(shù)據為主要參考計算指標，并參照其它經驗數(shù)據，穩(wěn)定分析中取其均值，從而確定壩體的容重指標如下：干容重：Y干=1.53kg/m3濕容重：Y濕=1.80t/m3飽和容重：Y飽=2.00t/m3浮容重：Y浮=1.00t/m35.3.2土料設計（一）筑壩粘性土粘性土的設計目的是確定粘性土的填筑干容重、含水量。粘土主要用于輸水洞完成后的回填，因此這一部分的設計指標要嚴格控制，根據已有的設計及現(xiàn)有的實驗指標，粘土的最大干容重的平均值即:rmax=1.68g/cm3最優(yōu)含水量3op=17.9%.根據《碾壓式土石壩設計規(guī)范SL274-2001》節(jié)4.2.3條規(guī)定，取壓實度P=0.96，則設計干容重為rd=0.96*1.68=1.61g/cm3,又根據《規(guī)范》第4.2.10條的規(guī)定：“粘性土的施工填筑含水率應根據土料性質、填筑部位、氣候條件和施工機械等情況，控制在最優(yōu)含水率井2?+3%偏差范圍以內。有特殊用途和性質特殊的粘性土的填筑含水率應另行確定。填筑含水量為3op=15.9?19.9%；通過上述給定的實驗數(shù)據計算的結果，并結合已有的設計及現(xiàn)狀，現(xiàn)確定粘土的填筑標準為：設計干容重rd=1.6g/cm3含水量3=17.9%施工控制含水量為15.9?19.9%。（二）無粘性土無粘性土的填筑標準是指正確選擇相對密度和干容重。根據SL-274-2001第4.2.5條規(guī)定：“砂礫石的相對密度不應低于0.75，砂的相對密度不應低于0.70,反濾料宜為0.70。根據土工實驗報告確定的指標為：設計干容重rd=1.6g/cm3因設計干容重與細料部分的含量有關，所以可在施工初期結合施工質量控制進行校核。（三）壩體土壤物理力學性質結合地質資料經分析確定：C=10KPa，（p=2405.3.3壩體結構設計（一）土壩剖面設計主壩1）壩頂路面大壩壩頂寬度根據規(guī)范要求及實際情況，采用4m寬，0.4m厚，大壩路為砂石路面，其長度為4120m。2）大壩加高培厚壩頂高程由現(xiàn)狀提高到設計高程85.78m，壩頂寬度4m，迎水坡為1：2.5，背水坡為1：2.0。3）護坡翻修大壩上下游護坡均從壩頂護到壩底，上游坡采用干砌石護坡，其結構型式為：干砌石40cm，碎石墊層厚20cm，砂石反濾層厚15cm；背水坡采用碎石護坡，厚度20cm，碎石粒徑5?15cm。5）下游壩腳排水體排水體采用干砌石貼坡，反濾體為碎石厚20沔，砂石厚20cm。副壩1）壩頂路面大壩壩頂寬度根據規(guī)范要求及實際情況，采用4m寬，大壩路為砂石路面，其長度為900m。2）大壩加高培厚壩頂高程由現(xiàn)狀提高到設計高程85.78m，壩頂寬度4m，迎水坡為1：2.5，背水坡為1：2.0。3）護坡翻修大壩上下游護坡均從壩頂護到壩底，上游坡采用干砌石護坡，其結構型式為：干砌石40cm，碎石墊層厚20cm，砂墊層厚15cm；背水坡采用碎石護坡，厚度20cm,碎石粒徑5?15cm。4）下游壩腳貼坡排水體排水體采用干砌石貼坡厚40cm，反濾體為碎石20cm，粗砂20cm；其長度為900m。5.3.3.2滲透計算滲透計算的目的是為確定經濟合理的可靠壩型和結構尺寸提供重要的設計依據。本均質土壩建在有限透水地基上，下游坡為貼坡排水（新修）。結構尺寸如圖所示。

三臺子水庫大壩設計標準斷面圖、滲流計算計算參數(shù)選擇樁號ZK5典型大壩斷面，確定壩體各部位滲透系數(shù)見表5-3。三臺子水庫壩體滲流計算滲透系數(shù)表表5-3單位：m/d斷面樁號ZK5壩體K1壩基K2ZK513000.00310.12滲流計算滲流計算采用公式法，計算程序是由北京理正提供的滲流計算軟件。公式法編制原理：本次計算采用均質土堤透水地基下游貼坡式排水穩(wěn)定滲流計算。h0-H2透水堤基均質土堤滲流計算（貼坡排水）kTmh+0.44T20(m+0.5)H22(m+0.5)(hh0-H2透水堤基均質土堤滲流計算（貼坡排水）kTmh+0.44T20y2-h2+k2q/_心H2-h2—m2(L+iH2m+11i均質土堤透水地基坡面滲流比降計算:下游無水（H0_0）沿滲出段AB：1(給0.25+m2y

2沿地基段BC：,1:hJ=—1'-02jmVx3）計算工況計算工況為正常高水位82.00米、上游設計水位p=2%（82.94米）、p=0.33%（83.56米）及1/3壩高處水位（83.92米）三種情況，分別對表5-2所提供的斷面進行計算，結果如下：壩體滲流計算得到的滲透流量表

表5-4單位：m3/m.d滲流量斷面樁號1+300工況下游坡上游坡1/3壩高水位0.0520.03344興利水位0.0320.02060P=2%0.0610.03998P=0.33%0.0810.053504）滲透坡降透水地基均質土坡面滲流比降計算：因為下游無水，H=0，沿滲出段AB：2,1（h丫25J=^=寸寸1+m2V>J當h0/y=1時，J值最大。三個斷面的m2值均為1.5。故J一一1=1=0.45C+m22E+22通過地勘資料得到：表5-5參數(shù)表序號1+300Gn12.720.40J抗二（G-1）（1-n）=（2.72-1）（1-0.40）=1.032因為三臺子水庫大壩土質為粘性土，安全系數(shù)采用1.5,5-10故J允許二J抗/1.5=0.688J<［許，為安全。（2）、壩坡穩(wěn)定計算分析1）計算參數(shù)根據本次補充地勘報告，確定壩坡穩(wěn)定計算所需參數(shù)見表5-6。表5-6壩坡穩(wěn)定計算土工指標參數(shù)部位重度（KN/cm3）飽和重度（KN/cm3）粘聚力KPa摩擦角（度）1+30019.79620.06610182）計算原理壩坡穩(wěn)定計算采用北京理正軟件“壩坡穩(wěn)定計算程序”。穩(wěn)定滲流期有效應力法:￡(C/1+\(W+W)cosP+Zl-ul])tg<^/K=▽2''w￡(W+W)sinP12穩(wěn)定滲流期有效應力法:該程序以滿足力矩平衡的瑞典條分法計算公式作為模型。逐一計算土條中不同土質的抗滑力和滑動力，抗滑力總和與滑動力總和的比值即為穩(wěn)定安全系數(shù)。程序通過變換圓心坐標和滑弧的深度（即半徑）自動尋找出最危險（安全系數(shù)最?。┑幕　?+300斷面下游壩坡的穩(wěn)定，用瑞典條分法進行計算。計算得到最小安全系數(shù)見下表。表5-7壩坡最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)表樁號工況瑞典條分法下游上游1+3001/3壩高水位1.8861.975正常水位1.9281.977設計水位1.8671.976校核水位1.8291.960由表中可以看出，壩坡穩(wěn)定分析所取的斷面，上、下游壩坡穩(wěn)定安全系

數(shù)：瑞典條分法安全系數(shù)為1.2,都滿足穩(wěn)定要求，因此大壩下游邊坡滿足穩(wěn)定要求。三臺子水庫正常高水位斷面滲流計算圖三臺子水庫P=2%水位斷面滲流計算圖三臺子水庫P=0,33%水位斷面滲流計算圖

三臺子水庫1/3壩高水位斷面滲流計算圖五臺子水庫正常高水位斷面穩(wěn)定計算圖五臺子水庫P=2%水位斷面穩(wěn)定材算圖舛『9,如4)三臺子水庫P=0.33%水位斷面穩(wěn)定計算圖三臺子水庫1/3壩高水位斷面穩(wěn)定杜尊囹5.3.3.3測壓管布設三臺子水庫主壩壩體測壓管布設為了對三臺子水庫大壩運行進行科學監(jiān)測，計劃在主壩設5處測壓管，具體布設位置為：0+260（北閘處）、0+700、1+400、2+160（南閘處）、3+000共5個斷面處。具體布設方法為：0+700斷面：上游壩眉、下游壩眉、下游壩腳、下游壩坡上2處，共計5處。其中，下游壩眉、下游壩腳及壩坡上共4處為水平等距離，測壓管深至壩基處。其它4處斷面：下游壩眉、下游壩腳、下游壩坡上2處，共計4處，水平等距離，深至壩腳處。具體布設位置見下圖：

5.4輸水洞設計5.4.1基本情況三臺子水庫輸水洞分為南北兩座輸水洞（即南閘、北閘），兩座輸水泄洪洞結構型式相同，洞身長度均為33.35m。北閘樁號0+266，為3孔混凝土方涵，涵洞尺寸為1.2mX1.2m,設有3臺手動螺桿式啟閉機，進口底高程79.65m；南閘樁號2+164,為2孔混凝土方涵，涵洞尺寸為1.2mX1.2m,設有2臺手動螺桿式啟閉機，進口底高程80.20m；下游可承受的泄量為34m3/s。5.4.2輸水洞安全復核5.4.2.1輸水洞泄量復核5.4.2.1.1輸水洞過流能力計算水庫防洪限制水位和起調水位為82.00m。兩洞均按有壓涵洞，自由出流計算，洞身糙率取n=0.017。計算公式：式中：系數(shù)Q=^c■一」2g（H-h）1式中：系數(shù)（1+人耳、+萍）0.5A一過水面積（m2）H一上游水位（m）h一下游水位（m）A一沿程阻力系數(shù)R一水力半徑，R=A/x（m）x一濕周（m）&一局部損失系數(shù)，進水口取&=0.5按以上兩式分別計算繪出庫水位與涵洞泄量的關系曲線，并計算繪出庫水位與兩涵洞總泄量的關系曲線，見表5-4-1：表5-4-1泄洪洞水位?流量關系表H(m)Q」，（m3/s）Q士(m3/s)Q,也=。北+七（m3/s）81.7北11.25南4.47泄北南15.7282.013.146.3319.4782.515.748.5724.3183.017.9610.3328.2983.519.9411.8431.7884.021.7413.1734.9184.523.4014.3837.7885.024.9615.5040.465.4.2.1.2輸水洞過流能力復核本次輸水洞復核計算泄量和原設計泄量見表5-4-2：表5-4-2三臺子水庫輸水洞泄流量復核表頻率P水位H(m)計算泄量（m3/s）原設計泄量（m3/s）備注P=2%82.9629.8026.20P=0.33%83.5932.4030.20根據計算結果分析，過流能力滿足泄洪要求。5.4.2.2輸水洞結構復核原設計資料已無從考查，因此，無法對輸水洞結構安全進行復核，只能根據運行情況及遼寧省水利水電工程質量檢測中心《三臺子水庫安全檢測評估報告》（1999年2月）的檢測結果來確認結構的安全性能。北閘輸水洞為有壓方涵，對涵洞內部檢測時，發(fā)現(xiàn)北閘洞體內部混凝土多處混凝土剝落、露筋及裂縫。裂縫共計4條，其中3條為環(huán)狀裂縫，裂縫寬度1?2mm；洞體內混凝土剝落有3處，面積442cm2。對洞體內部檢測發(fā)現(xiàn)，洞內淤積嚴重，洞內淤積厚度最大達0.7m,平均淤積厚度0.3?0.4m。閘墩混凝土在水位變化區(qū)約1m范圍混凝土表面剝落露石，局部剝落露筋。分析原因是因閘前沒有防冰設施，冬季冰排撞擊的結果。北閘工作橋檢測發(fā)現(xiàn)，工作橋中間橋墩部位橋板拱起約4cm，分析橋板變形原因，可能是因為基礎埋深過淺，未達到凍層以下，基礎土體凍脹導致其凸起。按現(xiàn)行規(guī)范，閘墩及工作橋屬三類環(huán)境（水位變動區(qū)，或有侵蝕性地下水的地下環(huán)境），混凝土強度等級不宜低于C20，回彈及鉆芯檢測結果表明，閘墩及工作橋混凝土強度均大于20MPa，滿足要求。對現(xiàn)場鉆取的混凝土芯樣進行試驗，其物理力學性能試驗結果為：混凝土試件吸水率在1%左右?；炷量箟簭姸染笥?0MPa。現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)洞進口處淤積嚴重，上游門前淤積厚度約2m。下游出口淤積也相當嚴重，洞口幾乎淤死，平均淤積厚度1m。出口邊墻混凝土老化剝蝕，局部脫落，檢測混凝土平均碳化深度3?6mm，強度大于15MPa，按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，邊墻所處環(huán)境應為二類（露天環(huán)境，長期處于地下或水下的環(huán)境），要求混凝土標號應為C15以上。檢測結果混凝土強度均大于20Mpa，據此判斷，出口翼墻混凝土強度滿足要求。南閘輸水洞亦為有壓方涵，涵洞尺寸1.2X1.2m；進口底高程80.20m；檢測發(fā)現(xiàn)南閘閘墩外觀質量較差，混凝土表面剝蝕，大骨料暴露，破壞嚴重。分析原因是因為無防冰設施，冰排撞擊所致。南閘工作橋混凝土已嚴重老化，工作橋橋板底部混凝土護層脫落，鋼筋暴露銹蝕。經統(tǒng)計，混凝土露筋12處，暴露鋼筋長度在15?350cm，累計暴露鋼筋長度11.1m。工作橋底板底部混凝土剝落面積占40?50%。對閘墩及工作橋柱混凝土進行回彈檢測。檢測依據JGJ/T23-92進行，檢測方法同上。閘墩及工作橋混凝土碳化深度在3?4mm，閘墩混凝土強度均大于20MPa，工作橋柱混凝土強度小于20MPa。按現(xiàn)行規(guī)范，閘墩及工作橋柱屬三類環(huán)境（水位變動區(qū)，或有侵蝕性地下水的地下環(huán)境），混凝土強度等級不宜低于C20，據此判斷南閘工作橋柱混凝土強度不滿足要求?，F(xiàn)場檢測時，輸水洞上下游進口處無水，發(fā)現(xiàn)洞進口處淤積嚴重，進口淤積約0.4m，下游出口處消力池已淤滿，淤積頂高程距輸水洞進口高程0.3m。出口兩側混凝土邊墻骨料暴露，表面已無平整面，已部分損壞，損壞部分曾用漿砌石補砌、砂漿勾縫，現(xiàn)新舊結合部位又出現(xiàn)裂縫。5.4.2.3金屬結構復核5.4.2.3.1閘門外觀檢測北閘閘門為鋼閘門，閘門板厚10mm。經多年運行，閘門止水老化，閘門漏水。門板表面銹蝕嚴重。南閘閘門與北閘閘門相同，也是平面鋼閘門，閘門厚度10mm?，F(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)閘門銹蝕嚴重，閘門槽埋件已銹損脫落，閘門表面銹蝕起皮。5.4.2.3.2閘門銹蝕程度檢測北閘上下游淤積嚴重，兩側閘門被淤死，僅中孔可以啟閉，此次北閘閘門檢測抽樣閘孔為中孔。經檢測，閘門整體銹蝕嚴重，特別是閘門周邊（閘門上部及兩側）部位，閘門背水側加勁肋板均嚴重銹蝕，銹皮層狀脫落，部分已銹損，檢測時用手錘敲擊閘門表面，閘門表面銹皮層狀脫落。從閘門銹蝕程度看，迎水面較背水面重。閘門銹蝕頻率最高的范圍在2?3mm之間，占測點總數(shù)的27.66%。最大銹蝕量5.2mm，位于閘門左邊緣，銹蝕后截面損失50%。應予以報廢更新。南閘兩孔閘門分別進行了檢測，結果表明，南閘閘門整體銹蝕，閘門頂部及兩側部位銹蝕尤其嚴重，閘門背水側加勁肋板均嚴重銹蝕，銹皮層狀脫落，部分已銹損。從閘門銹蝕程度看，迎水面較背水面重，兩扇閘門銹蝕程度相近。閘門銹蝕頻率最高的范圍在2?3mm之間，約占測點總數(shù)的28%。閘門銹蝕情況檢測結果見表11。兩扇閘門最大銹蝕量均大于5mm，銹蝕最嚴重部位位于閘門邊緣處，經檢測銹蝕后截面損失已達50%。根據南閘外觀及銹蝕程度檢測結果，南閘閘門應當予以報廢更新。5.4.2.4啟閉機復核北閘設有3臺手動螺桿式啟閉機，根據SL226-98,啟閉設施已超過規(guī)定的折舊年限，嚴重老化，機座及啟閉機各部位嚴重銹蝕；3孔啟閉機僅中間一孔可正常使用，另2臺失靈。檢測時開啟中間閘門，手搖啟閉速度緩慢，沒有制動裝置。南閘原為露天式啟閉設備，南閘啟閉機室及工作橋均為海城地震后修建。檢測發(fā)現(xiàn)啟閉機室底部排架混凝土表面剝落露石，多處裂縫，表面有砂漿修補痕跡，檢測時可見修補部位又出現(xiàn)裂縫。啟閉機室內設手動螺桿式啟閉機2臺，啟閉機已超過規(guī)定折舊年限，嚴重老化，各部位銹蝕嚴重。左側啟閉機機座固定螺栓丟失，在地面鉆孔用鐵線固定在啟閉機室底板上，啟閉機外殼布滿銹坑；右側啟閉機表面涂層部分脫落、銹蝕。啟閉機啟閉速度緩慢，對于靠輸水洞泄洪的三臺子水庫來說，啟閉設備不適應水庫逐漸提高的防洪要求。三臺子水庫僅靠輸水洞進行調洪，現(xiàn)有啟閉設備難于滿足要5-18求，急需進行更新改造。5.4.2.5抗震安全復核三臺子水庫位于康平縣境內，本地區(qū)地震基本烈度為丑度。按照《水工建筑物抗震設計規(guī)范》(SL203-97)要求，建筑物級別為3級，可不進行抗震安全復核計算。5.4.2.6結論和建議結論：南閘和北閘閘墩混凝土強度雖滿足要求，但表面剝蝕破損嚴重。檢測發(fā)現(xiàn)，南閘和北閘洞體內部混凝土剝蝕，產生多條環(huán)狀裂縫，最大裂縫寬度4mm。水庫無溢洪道，泄洪任務完全靠輸水洞承擔，存在安全隱患?；貜棛z測結果表明，南閘工作橋柱混凝土強度不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。%。失現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)兩座輸水洞閘門均發(fā)生嚴重銹蝕，銹蝕最重部位閘門彳%。失兩座輸水洞啟閉機均已超過規(guī)定的折舊年限，老化陳舊，部分啟閉設施失靈，啟閉速度緩慢，難于適應現(xiàn)行的運用管理要求。建議：北閘和南閘兩座輸水洞全部重建。閘門和啟閉機全部更新。按設計要求改建和擴建輸水洞進口和出口。按設計要求擴建下游泄洪渠道。(北閘和南閘兩座輸水洞全部重建。閘門和啟閉機全部更新。按設計要求改建和擴建輸水洞進口和出口。按設計要求擴建下游泄洪渠道。(2)(3)(4)5.4.3輸水洞設計5.4.3.1方案比較與選擇根據鑒定結果和建議，設計中對可行的4種方案進行了比較。工程特性如下：第一方案：保持原設計方案不變，底板高程不變，南閘仍為1.2m*1.2m兩孔輸水洞，北閘仍為1.2m*1.2m三孔輸水洞。第二方案:南閘為1.5m*1.5m兩孔輸水洞，底板高程由原來的80.2m抬高至80.5m，抬高了0.3m；北閘為1.5m*1.5m三孔輸水洞，底板高程由原來的79.65m抬高至80.0m，抬高了0.35m。第三方案:南閘為1.5m*1.5m兩孔輸水洞，底板高程由原來的80.2m抬高至80.5m，抬高了0.3m；北閘仍為1.2m*1.2m三孔輸水洞，底板高程由原來的79.65m抬高至80.0m，抬高了0.35m。第四方案:南閘為1.5m*1.5m兩孔輸水洞，底板高程由原來的80.2m抬高至80.5m，抬高了0.3m；北閘為1.5m*1.5m兩孔輸水洞，底板高程由原來的79.65m抬高至80.0m，抬高了0.35m。以上四個方案，均進行了水力計算，結構計算。四個方案各有其優(yōu)缺點：第一方案：保持原設計方案不變，結構設計相對簡化，水力條件亦能滿足設計要求。但由于河床淤積嚴重，輸水洞底板過低，運用中容易產生新的淤積，影響工程的正常運用。第二方案：兩閘底板均進行了適當?shù)奶Ц撸m度地解決了淤積問題；輸水洞孔口加大正加了泄流量，適度地解決了因底板抬高所造成的泄量損失，工程量有所增加。第三方案：兩閘底板均進行了適當?shù)奶Ц?，適度地解決了淤積問題；輸水洞孔口加大正加了泄流量，適度地解決了因底板抬高所造成的泄量損失，工程量有所增加，由于北閘仍采用1.2m*1.2m的原設計斷面，造成了南北兩閘孔口尺寸、結構形式的不一致，會給設計、施工、管理等項工作造成不便。第四方案：兩閘底板均進行了適當?shù)奶Ц?，適度地解決了淤積問題；輸水洞孔口加大正加了泄流量，適度地解決了因底板抬高所造成的泄量損失，是在第二方案基礎上的優(yōu)化，滿足了工程的要求，適度地降低了造價。通過綜合論證比較，擬采用第四方案作為推選方案進行設計。5.4.3.2推選方案輸水洞工程結構布置根據方案比較結果，選定方案為底板高程南閘▽80.5m兩孔1.5m*1.5m輸水洞、北閘^80.0m兩孔1.5m*1.5m輸水洞，并通過水力計算進行驗證，從樞紐布置、水閘的水力要素、水流流態(tài)、水力現(xiàn)象、消能防沖效果等進行了研究，最終確定輸水洞工程主要由引水渠、進水塔、輸水洞洞身、消力池、海漫泄水渠組成，見附圖-01。引水渠底寬6m邊坡1：2,長度為30m，采用漿砌石護坡，進水塔閘室堰面采用平底寬頂堰，閘底板順水流方向長5.5m。底板頂高程南閘30.5m（北閘▽80.0m），厚0.6m，檢修層頂高程▽82.3m（81.8m）。閘室每孔凈寬1.5m，總凈寬3.0m。中墩厚0.8m，邊墩厚0.8m采用直墻式。閘室總寬5.4m。閘室混凝土標號為C20，W4，F(xiàn)100。閘門采用平板鑄鐵閘門，閘門孔口尺寸（寬X高）1.5mX1.5m，共2扇。啟閉機室坐落于閘墩上，房屋尺寸5.40mX3.84m，凈高3.0m。啟閉機室背水側設檢修交通橋，橋板寬1.20m，橋板高程▽84.9m。交通橋采用裝配式混凝土結構。閘室上部結構混凝土標號為C25。輸水洞段通過斜坡段與消力池段相連，斜坡段長為2.0m，坡比為1：4.0，池深0.50m，底板厚0.40m；為增加滲徑，消力池底板不設排水孔。底板下鋪0.1m厚素混凝土墊層，消力池末端齒墻深1.0m，底寬0.3m，兩側采用懸臂式鋼筋混凝土擋土墻。消力池混凝土標號為C20，W4，F(xiàn)100。消力池后是15m十砌石海漫，頂高程為80.48m，厚為0.40m，下鋪0.2m砂礫石及

反濾土工布。下接30m渠道渠底寬6m邊坡1：2,渠道兩側采用干砌石護坡。5.4.3.3水力計算5.4.3.3.1過洞流量和水位根據調洪演算結果，列出水位、流量特性見表5-4-3。表5-4-3水位、流量特性表設計頻率閘前水位(m)閘后水位(m)流量(m3/s)南閘北閘設計(P=2%)82.948.105000校核(P=0.1%)83.569.0268005.4.3.3.2下游水位流量關系曲線由于沒有下游資料，根據工程實際情況采用下游渠道泄流，推求下游水位，計算成果列于下表：表5-4-4南北閘下游水位流量關系曲線下游水位汁匕閘南閘Q和下游水深htQ北下游水深htQ南南80.0000.000.0080.250.250.580.5880.500.51.9000.001.9080.750.753.840.250.584.4281.0016.410.51.908.3181.251.259.610.753.8413.4581.501.513.4716.4119.8881.751.7518.011.259.6127.6282.00223.271.513.4736.7482.252.2529.281.7518.0147.2982.502.536.06223.2759.3382.752.7543.642.2529.2872.9283.00352.062.536.0688.1283.253.2561.352.7543.64104.9983.503.571.53352.06123.5983.753.7582.643.2561.35143.9984.00494.703.571.53166.2384.254.25107.743.7582.64190.3884.504.5121.79494.70216.55.4.3.3.3泄流能力計算根據輸水洞工作情況，輸水洞出流分為無壓自由出流、有壓自由出流、有壓淹沒出流三個階段，其計算公式分別描述如下：無壓洞自由出流：Q=?mbJ2gH3/2有壓洞淹沒出流：Q=日h^i!2g(H0+iL-h)1日H有壓洞自由出流：'&耳+答Q=日s2g(H+iL—Ba1P=.「1+&+冬C2RQ——設計流量；。一淹沒系數(shù)，自由出流時為1；m-流量系數(shù)，根據條件這里取0.32；bk—過流斷面計算寬度；M一流量系數(shù)；MH一淹沒出流的流量系數(shù)；E^—從進口到出口前(不包括出口)的各種局部水頭損失系數(shù)之和，取0.6；匚Z—輸水洞出口局部水頭損失系數(shù)；計算取0.4；L一輸水洞長；C一謝才系數(shù)R一水力半徑3—過水面積；x—濕周；a—洞高P一勢能修正系數(shù)，出口斜坡擴散取0.75；i—洞底坡取0.001；H一上游總水頭ht一以出口洞底為標高的出口水位。經過計算，輸水洞水位流量關系曲線及各標準洪水水位流量關系曲線見表5-4-6、表5-4-7。表5-4-6輸水洞水位流量關系曲線水位(m)南閘』匕閘Q和3/s)水深(m)Q南(m3/s)水深(m)Q北(m3/s)800.000.0000.0080.30.0000.300.6990.7080.60.100.1340.601.9772.1180.90.401.0760.903.6314.7181.20.702.4911.205.5908.0881.51.004.2531.507.81312.0781.61.104.9061.6010.04314.95821.507.8132.0013.03920.8582.31.8011.6382.3014.89626.5382.62.1013.6862.6016.54530.2382.82.3014.8962.8021.47436.37832.5016.0143.0021.83337.8583.32.8021.4743.3023.34644.8283.63.1022.5333.6024.83047.3683.93.4024.0033.9025.14149.1484.23.7025.4494.2026.34951.8084.54.0025.7524.5027.16252.91表5-4-7各標準洪水水位流量關系曲線洪水標準水位(m)南閘北閘Q和(m3/s)水深(m)Q南(m3/s)水深(m)Q北(m3/s)正常蓄水位80.20.000.0000.00設計洪水位(p=2%)82.940.0000.300.6990.70校核洪水位(p=0.1%)83.560.100.1340.601.9772.115.4.3.3.4消能防沖計算a)消能計算由于設計及校核情況下閘開啟時，輸水洞處于淹沒出流狀態(tài)，不需要消力池消能。按照構造設置即可，而在正常蓄水位情況下則需要進行計算?收縮斷面水深：hc=q/Vc(連續(xù)性方程)式中q—單寬流量(平方米/秒)Vc流速(米/秒)?共軛水深：hc〃二hc/2*(SQR(1+8*Frc)-1)式中Frc=Vc*Vc/g/hc?上游至收縮斷面間的能量方程Eo=hc+Vc*Vc/2/g/^/?式中Eo包括上游水頭加行進流速水頭Vo*Vo/2/g。^---泄流流速系數(shù)hc---出口水深(或射流口水深)?水躍頂點至下游間能量方程：△Z=V*V/(2*g*q'*?')-V2*V2/2/g式中^'---(下游)水躍處流速系數(shù)?兩個斷面的連續(xù)性方程Vt=q/ht式中ht---下游水深V2=q/h〃?幾何關系(躍后水深、應產生稍為淹沒的水躍):h>!=ht+S+AZ=6*hc〃a=1.055-24式中S---消力池深度?消力池長度Lk=0.7?0.8*Lj式中Lj---水躍長度Lj=6.9*（hc〃-hc）兩閘均為底流式消能，經計算，具體尺寸見表5-4-8。表5-4-8消能設施明細表名稱斜坡段池長（m）池深（m）海漫長（m）防沖槽南閘1：47.50.515.0干砌石北閘1：47.50.515.0干砌石消力池底板厚度根據抗沖和抗浮的要求，分別為0.35m及0.37m，取0.4m。為了增加滲徑消力池不設排水孔，并設齒墻。b）海漫長度按下式計算：IJL=k、/q\AH,式中：Lp—海漫長度，（m）△H，一閘上、下游水位差；ks一漫長度計算系數(shù)，根據河床土壤取K=11qs—消力池末端單寬流量，m3/m?s計算得：Lp=15.0m。海漫厚度采用0.40m。（3）海漫下游沖刷深度按下式計算：九T」Vi-h0式中：dm一海漫末端河床沖刷深度（m）；hm一海漫末端河床水深（m）；qm一消力池末端單寬流量，m2/s[v0]一河床土質的允許不沖流速，m/s計算得：dm=1.5m。為防止十砌石海漫下基礎產生流動及防止水流回淘，危及建筑物安全，故于海漫末端設齒墻式防沖槽，防沖槽深度采用1.5m。5.4.3.4滲透穩(wěn)定驗算地下輪廓布置：閘底板、輸水洞身和下游消力池，皆系不透水鋼筋混凝土結構，

水平投影總長Lo=32m(34.4m)。在初設計算中，根據建筑物地基防止土體滲流的要求，經折算的地下輪廓線總長度由由勃萊公式計算：L=CXH式中：：L—閘基的防滲長度；H—上、下游水位差；C一滲徑系數(shù)；根據土類情況，這里取c=6.5；計算得：L=20m<Lo=32(34.4m)m。滿足滲徑要求。5.4.3.5閘室穩(wěn)定計算：進水塔取兩孔閘室進行穩(wěn)定計算。穩(wěn)定計算荷載組合見表5-4-9。表5-4-9穩(wěn)定計算荷載組合、荷載工況自重水壓力揚壓力浪壓力泥砂壓力地震荷載設計V校核VVVVV正常+地震VVVVVV浪壓力計算:(1)平均波高和平均波周期:gHmU2=0.13th0.7]^m]0.7"u2J0.00181四320.450.70.13th虬gHmU2=0.13th0.7]^m]0.7"u2J0.00181四320.450.70.13thhm—平均波高(m)；U—計算風速（m/s）；D一風區(qū)長度（m