王偉祿

（太原市水文水資源勘測分局，山西 太原 030002）

辛安泉供水改擴(kuò)建工程天脊調(diào)蓄池設(shè)計(jì)簡述

王偉祿

（太原市水文水資源勘測分局，山西 太原 030002）

天脊調(diào)蓄池是辛安泉供水改擴(kuò)建工程的重要調(diào)節(jié)水池。介紹了天脊調(diào)蓄池的工程概況，根據(jù)相關(guān)的地質(zhì)、施工等條件，簡述了天脊調(diào)蓄池的大壩、地基處理、進(jìn)出水口等設(shè)計(jì)方案。

調(diào)蓄池；大壩；進(jìn)出水口；辛安泉供水工程

1 工程概況

辛安泉供水改擴(kuò)建工程地處長治市，為長治市城區(qū)、長治市郊區(qū)、潞城市、平順縣、屯留縣、長治縣、壺關(guān)縣、黎城縣和襄坦縣共9個(gè)縣（市、區(qū)）提供城鄉(xiāng)生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)灌溉用水。工程設(shè)計(jì)引水流量為5.0 m3/s，年供水量1.58億m3，工程等別為III等。按照滿足各供水點(diǎn)工業(yè)及生活用水事故備用要求，辛安泉供水改擴(kuò)建工程共需設(shè)置9座調(diào)蓄池，其中包括天脊調(diào)蓄池。

天脊調(diào)蓄池位于潞城支線起始的三井村西北，是半挖半填的平原圍封水池，調(diào)蓄池平面呈西北-東南向的長方形形狀，長約280 m，寬約160 m，庫區(qū)總占地面積4.57 hm2。調(diào)蓄池總庫容12.3萬m3，以基本保持土方挖填平衡不設(shè)置渣場來設(shè)計(jì)。工程級(jí)別III等3級(jí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)50年一遇。

2 地質(zhì)條件

天脊調(diào)蓄池設(shè)置地地形起伏較大，地面高程928.0～960.0 m。出露地層巖性為（Q3pal）低液限粘土，結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)均勻，厚8.0～9.0 m；（Q2pl）低液限粘土，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，局部夾鈣質(zhì)結(jié)核層，推測厚度大于10.0 m，推測地下水埋深大于15.0 m。

3 調(diào)蓄池設(shè)計(jì)

3.1 大壩

天脊調(diào)蓄池大壩呈環(huán)型布置，為半挖半填的平原圍封調(diào)蓄池，壩軸線總長698.5 m，壩型為碾壓均質(zhì)土壩。調(diào)蓄池總庫容12.3萬m3，正常蓄水位940.0 m，池底高程934.2 m，壩頂高程941.2 m，防浪墻頂高程942.2 m，壩頂寬5.0 m，最大壩高10.2 m，上游壩坡1∶3.0，下游壩坡1∶2.0。根據(jù)滲流計(jì)算結(jié)果，壩體最高斷面浸潤線出逸點(diǎn)高程為932.2 m，貼坡排水頂高程為934.2 m。

3.1.1 大壩構(gòu)造

壩頂長698.495 m，壩頂寬5 m，壩頂路面鋪設(shè)200 mm厚的C20混凝土。大壩上游壩肩設(shè)頂寬0.5 m、高1.0 m的混凝土防浪墻，墻頂高程942.2 m，防浪墻伸入壩體1.2 m，表面用20 mm厚的水泥砂漿抹面。壩面橫向坡度2%，坡向壩面外側(cè)1號(hào)漿砌石排水溝，大壩下游壩坡在垂直于大壩軸線方向設(shè)2號(hào)漿砌石橫向排水溝。下游壩坡腳設(shè)縱向3#排水溝及環(huán)池公路，環(huán)池公路為200 mm厚泥結(jié)石路面，寬3 m；縱橫向排水溝互相貫通，雨水最終排入附近的深溝，1號(hào)排水溝和2號(hào)排水溝橫截面尺寸均為300 mm×300 mm，3號(hào)排水溝橫截面尺寸為500 mm×600 mm。

3.1.2 壩坡防護(hù)

大壩上游壩坡1∶3，采用預(yù)制六邊形C30混凝土防護(hù)，混凝土塊邊長150 mm，厚150 mm，下設(shè)300 mm厚碎石過渡層，過渡層下鋪設(shè)200 mm厚砂墊層，墊層下為防滲復(fù)合土工膜，復(fù)合土工膜為二布一膜，其中膜厚0.6 mm，膜料采用高密度PE土工膜，復(fù)合土工膜單位面積900 g/m2，土工膜下鋪設(shè)200 mm厚砂墊層；砂墊層下為壩坡壓實(shí)土。下游壩坡1∶2.0，表面覆清基腐殖土，采用植物護(hù)坡。

3.1.3 池底防護(hù)

池底防護(hù)采用預(yù)制六邊形C30混凝土防護(hù)，混凝土塊邊長150 mm，厚150 mm，下設(shè)300 mm厚夯實(shí)土，夯實(shí)土下為防滲復(fù)合土工膜，復(fù)合土工膜為二布一膜，其中膜厚0.6 mm，膜料采用高密度PE土工膜，復(fù)合土工膜單位面積質(zhì)量900 g/m2，土工膜下鋪設(shè)200 mm厚砂墊層。

3.2 庫區(qū)防滲

天脊調(diào)蓄池壩基主要涉及地層巖性為（Q3pal）低液限粘土及（Q2pl）低液限粘土，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，為中等透水層，其工程地質(zhì)特性較好。建議水池基礎(chǔ)進(jìn)行全面防滲處理，并進(jìn)行碾壓夯實(shí)。綜合考慮庫區(qū)、壩基滲漏及壩基滲透穩(wěn)定性因素，天脊調(diào)蓄池在對(duì)壩基進(jìn)行處理的基礎(chǔ)上，還應(yīng)對(duì)庫壩進(jìn)行全面防滲，并做好壩后排水工作，局部做貼坡排水，高度做到高程934.2m。調(diào)蓄池壩基土多具有輕微-中等濕陷性，綜合考慮施工、造價(jià)等各項(xiàng)因素后，本調(diào)蓄池采用水平防滲型式中的全庫盆防滲土工膜防滲方案。

為了大壩及庫區(qū)安全，繞壩內(nèi)坡腳設(shè)置FH100的軟式透水管，外包500×500 mm碎石，滲漏的水通過壩底鋪設(shè)的DN100TPEP防腐鋼管從下游的集水井排出，防腐鋼管與軟式透水管銜接的端頭，采用反濾土工布包裹，以防泥沙進(jìn)入。

3.3 地基處理

3.3.1 庫區(qū)地基處理

場地地層巖性為（Q3pal）低液限粘土，濕陷系數(shù)（δs2.0）為0.022～0.086，濕陷起始?jí)毫?～175 kPa，具輕微～強(qiáng)烈濕陷性，濕陷土層下限深度按10 m考慮。

由于庫區(qū)土具濕陷性，建壩蓄水后可能導(dǎo)致庫區(qū)地基土產(chǎn)生不均勻變形，使防滲措施失效，因此鋪筑防滲土工膜前對(duì)庫區(qū)必須進(jìn)行清基，清除樹根、雜草、淤泥等，不允許有裸露的石子、樹根和其它有棱角的雜物，清基后對(duì)庫區(qū)進(jìn)行整平、碾壓。

3.3.2 壩基地基處理

采用3∶7灰土擠密樁法來消除壩基濕陷性，處理范圍為壩基范圍內(nèi)并根據(jù)規(guī)范要求適當(dāng)外擴(kuò)。處理方法為先清基0.5 m，再用灰土擠密樁處理9.5 m。樁內(nèi)填土盡量使用就地挖取的純凈黃土，樁徑400 m，樁距1 m，梅花形布置。在庫盆范圍內(nèi)換填0.5 m厚3∶7灰土。

3.4 進(jìn)水口

調(diào)蓄池進(jìn)水口布置在天脊分支線路末端，入庫設(shè)計(jì)流量0.4 m3/s，入庫采用壩下埋管，采用DN600鋼管。建筑物主要由天脊流量調(diào)節(jié)閥室、進(jìn)水管線、消力水池組成。

3.4.1 天脊流量調(diào)節(jié)閥室

天脊流量調(diào)節(jié)閥室為調(diào)蓄池進(jìn)水控制性設(shè)施，布置在天脊分支末端，距調(diào)蓄池大壩32 m的位置。流量調(diào)節(jié)閥室上部為單層磚混結(jié)構(gòu)，下部為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。內(nèi)設(shè)兩套DN400調(diào)節(jié)閥，一工一備。

3.4.2 進(jìn)水管線

進(jìn)水管采用DN600Q鋼管，始于天脊流量調(diào)節(jié)閥室，長57.5 m，縱坡1/39，進(jìn)口管中心高程930.0 m，外包300 mm厚C25鋼筋混凝土，每5 m設(shè)置鋼筋混凝土齒墻，以利于混凝土與壩體土更好的銜接并能夠延長滲徑。

3.4.3 消力水池

水流入庫后接矩形消能水池。水池為現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。長5 m，寬5 m，深4.15 m，池壁及池底厚400 mm，池底高程930.05 m。鋼盤混凝土結(jié)構(gòu)層下鋪設(shè)0.15 m厚的C15素混凝土墊層、0.3 m厚的灰土墊層。

3.4.4 聯(lián)通管線

為保證供水，在調(diào)蓄池進(jìn)水調(diào)節(jié)閥室之后采用岔管設(shè)置聯(lián)通管線，將進(jìn)水管和調(diào)蓄池出水管聯(lián)通，聯(lián)通管末端設(shè)置控制閥。聯(lián)通管采用DN400鋼管，長75m。

3.5 出水口

出水口是調(diào)蓄池給后續(xù)工程供水的放水口同時(shí)也兼做事故放空的泄水口，布置在庫區(qū)東北側(cè)、地形較低的位置。供水設(shè)計(jì)流量0.4 m3/s，采用壩下埋管型式與后續(xù)工程相接，出水、泄水均采用DN400鋼管。建筑物主要由出口水池、出水（泄水）管線、出水閥井和泄水閥井組成。

3.5.1 出口水池

為了滿足出水管道的淹沒條件，在庫區(qū)出水口入口前設(shè)一出水池，水池為現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。長5 m，寬5 m，深2.65 m，池壁及池底厚400 mm，池底高程931.55 m。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層下鋪設(shè)0.15 m厚的C15素混凝土墊層、0.3 m厚的灰土墊層。

3.5.2 出水管線

出口水池后接出水管，采用DN400鋼管，長52.5 m，管中心高程932.0 m，外包300 mm厚C25鋼筋混凝土，每間隔5 m設(shè)置鋼筋混凝土齒墻。出水管兼做泄水放空管，出水管在出水控制閥前以三通分為兩支，一支通過出水控制閥為后續(xù)工程供水，一支向西北泄水入深溝。

3.5.3 出水閥井（泄水閥井）

出水管線末端設(shè)置出水閥井和泄水閥井，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長3 m，寬3 m，高3.0 m。壁厚400 mm，底板厚400 mm，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層下鋪設(shè)C15素混凝土墊層，厚100 mm；灰土墊層，厚300 mm。

3.6 環(huán)池路

為滿足巡視和運(yùn)行要求，調(diào)蓄池外坡腳外側(cè)臨近坡腳排水溝設(shè)置環(huán)池路，道路全長505 m，泥結(jié)石路面寬3 m，厚200 mm。

3.7 監(jiān)測系統(tǒng)

根據(jù)規(guī)范要求，本調(diào)蓄池設(shè)置了位移監(jiān)測和滲流監(jiān)測以及水位觀測等。位移監(jiān)測分為水平位移監(jiān)測和豎向位移監(jiān)測，同設(shè)置在一個(gè)位移監(jiān)測墩上，豎向位移監(jiān)測另采用標(biāo)點(diǎn)頭，水平位移監(jiān)測采用強(qiáng)制對(duì)中垂直。同時(shí)，調(diào)蓄池外，設(shè)置監(jiān)測基點(diǎn)。滲流監(jiān)測采用測壓管，監(jiān)測儀器的埋設(shè)、觀測讀數(shù)、資料整編與分析及各階段的監(jiān)測工作應(yīng)符合《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)》規(guī)范的要求。水位觀測采用在壩坡涂刷紅漆水位標(biāo)尺的方式。

4 結(jié)語

天脊調(diào)蓄池建成后，作為辛安泉供水改擴(kuò)建工程的重要調(diào)節(jié)水池，將為受水區(qū)發(fā)揮可靠的儲(chǔ)水和調(diào)蓄作用，滿足受水區(qū)工業(yè)和城鄉(xiāng)生活用水的安全貯水、供水調(diào)蓄需求，對(duì)促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有十分重要的作用。

TU991.34

C

1004-7042（2017）06-0038-02

王偉祿（1990-），女，2012年畢業(yè)于河海大學(xué)水文與水資源工程專業(yè)，助理工程師。

2017-04-15；

2017-05-28