黑河引水工程沣峪渡槽混凝土结构病害治理

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1、黑河引水工程沣峪渡槽混凝土结构病害治理许晓会 刘斌 【摘要】：通过沣峪渡槽病害原因分析,采用新技术、新材料、新工艺加固处理,提高混凝土结构整体强度,防止混凝土结构力学性能继续劣化,延长渡槽使用寿命,保证输水安全。加固技术先进、安全可靠、经济合理、施工简便、外观效果好,值得在类似水利工程加固中借鉴。【作者单位】： 陕西省水利电力勘测设计研究院; 【关键词】： 渡槽 加固 裂缝 碳化 阻锈 修补 补强 【分类号】：TV672.3【正文快照】： 1 工程概况及存在问题 1.1 工程概况沣峪渡槽是西安市黑河引水工程长安段输水暗渠跨越沣河的一座输水建筑物,渡槽长度 67.48 m,设计流量 14m3/s

2、,加大流量 15 m3/s。渡槽下部为现浇钢筋混凝土悬链线板拱排架结构 ,上部为现浇矩形钢筋混凝土槽箱结构,板拱主跨 40 m,拱圈采用变截面悬链黑河引水工程 百科内容来自于： 黑河引水工程是一项跨流域引水、综合利用的大型水利工程。工程是以西安市城市供水为主，兼有农业灌溉、发电、防洪等综合效益。 黑河引水工程是以黑河水库为主要水源，以石头河水库为补充水源，石砭峪水库作为备用水源。可从根本上改善西安城市用水难问题的黑河引水工程，日前二期建设的水库大坝筑高已达第二拦洪高程。这项工程建成后，将有效缓解西安用水紧张，满足城市发展需要。西安是我国缺水最严重的城市之一，由于近年来西部地区持续干旱程度的增加

3、，以及城市发展对水的需求的增加，一段时间西安曾出现严重的水荒现象。供水紧张已成为多年来制约这个城市社会、经济发展的主要障碍。黑河是渭河的一级支流，发源于秦岭深处。年西安市启动黑河引水一期工程，已建成输水管道公里，城市配水管网公里，日净水万立方米的水厂一座，先后将包括黑河径流在内的西安周边五大地表水源引入城市，初步缓解了西安水荒问题。 基本情况 黑河引水工程是一项跨流域引水、综合利用的大型水利工程。工程是以西安市城市供水为主，兼有农业灌溉、发电、防洪等综合效益。黑河引水工程是以黑河水库为主要水源，以石头河 水库工程水库为补充水源，石砭峪水库作为备用水源，最远引水距离 143km，工程全部建成后每

4、年可向西安市供水 4.0 亿 t，日供水规模 110 万 t，相当于西安市现有供水能力的 1.6 倍。 工程内容 黑河引水工程由五大部分组成： 金盆水库枢纽工程：在黑河金盆峡谷处修建一座高 130m 的栏河大坝，总库容 2.0 亿 m3，为西安市年供水 3.05 亿 m3，日平均供水量 76 万 m3，每年为农灌供水 1.23 亿 m3，电站装机容量 2.0 万 kw，年发电量 7308 万 kwh。 输水工程：输水暗渠总长 19km，其中隧洞、渡槽、倒虹、桥涵等建筑物多达 174 座。 输水工程水处理工程：在市区南郊曲江池畔修建日处理能力分别为 80 万 t 和 30 万 t 的现代化净水厂

5、两座。 城市配水管网系统：由曲江池水厂向市区埋设三条直径 2000mm 的配水干管，加上支管，总长 121km。 农灌工程；利用黑河水库供水，灌溉周至、户县农田 37 万亩。按 1994 年价格水平，全部工程建设总投资 21.36 亿元。 黑河引水工程由黑河金盆水库枢纽工程、城市输水工程、净水厂工程、城市配水管网工程及农灌工程五大部分组成。 金盆水库枢纽工程 金盆水库枢纽工程于黑河峪口以上约 15km 处，距西安市 86km。是一项以城市供水为主，兼有农灌、发电、防洪等综合利用的大()型水利工程。枢纽由拦河坝、泄洪洞、溢洪洞、引水洞、坝后电站及古河道防渗工程等建筑物组成。水库按一百年一遇洪水标

6、准(Q=3600m3s)设计，两千年一遇洪水(Q6400m3s)校核。正常高水位 594.0m，汛限水位 593.0m，设计、校核洪水位分别为 594.34m 和 597.18m。 拦河坝为粘土心墙砾石坝，最大坝高 130m，坝顶长度 433m，顶宽 llm，坝顶高程 600m，上、下游坝坡分别为 l：2.2 和 1：1.8，其中下游坝坡布置有上坝道路。防渗粘土心墙顶高程598.00m，顶宽 7.0m，最大底宽 83m，上、下游边坡均为 1：0.3，心墙与上、下游坝壳间设有水平宽分别为 3.0m 和 5.0m 的反滤过渡层。坝体填筑总量 775 万 m3。 泄洪洞位于左岸，采用塔式深孔进水口，

7、进口底板高程 5450m，工作弧门孔口尺寸为l0ml0m，洞身段为“龙抬头” 式明流洞，断面为 10m13m 园拱直墙式，出口底板高程为493.185m，桃流鼻坎为非对称扩散型，建筑物全长 643.39m。泄洪洞设计洪水位下泄流量2421m3s，校核洪水位下泄流量 2450m3s。 净水工程溢洪洞布置在右岸，进口堰顶高程 578.0m，堰宽 12m，堰后为跌落段、下接平流段，洞身为圆拱直墙式明流洞，断面尺寸为 12m14m10m11m，出口为舌型扩散挑流鼻坎，建筑物总长 471.242m。溢洪洞设计水位下泄洪量 537m3s，校核水位时下泄流量为 2000m3s。 引水洞位于左岸，进口放水塔总

8、高 85.7m，根据城市引水对水质的要求，设上、中、下三个分层取水口，高程分别为 571.0m，5540m 和 514.3m。洞身为直径 3.5m 的压力园洞。出口弧门孔口尺寸 2m2m，弧门前布置有电站引水岔管，弧门后为洞内消力池，消力池末端与电站尾水相接，分别为城市和农灌供水，建筑全长 764.17m。引水洞设计引水流量 30.3m3s，加大引水流量 34.1m3s。 坝后电站装置三台 HLAl53-LJ-120 型水轮机及单机容量 4000kw 的发电机一台、8000kw 发电机两台，总装机容量 20000kw。电站年平均发电量 7308 万 kwh。 古河道防渗位于金盆古河道左岸，采用

9、帷幕灌浆防渗。帷幕东与水库大坝左岸岸幕相接，在600m 高程沿金盆东岭西侧及北岭南侧布置，西止周城公路，幕线全长 1384m，总灌浆进尺4.9 万 m。此外，在金盆北岭垭口处修建一座高 13m 的均质粘土副坝，与灌浆帷幕构成金盆古河道防渗系统。 城市输水工程 城市输水工程按水源划分为黑河城市引水渠道工程、石头河水库补充水源渠道工程、石砭峪水库备用水源渠道工程三部分。 1、黑河城市引水渠道工程 黑河水库向城市供水由电站尾水渠送入蔺家湾汇流池，与石头河来水汇合 。黑河城市引水渠道自蔺家湾汇流池起，自西向东经过周至、户县、长安至西安市南郊曲江池净水厂，全长86km。渠首汇流池引水高程 510.2m，

10、末端出口高程 460.5m，渠道比降 12500，为重力自流输水。渠线沿秦岭北麓坡脚和山前洪积扇而行，沿途横跨嵌峪、田峪、涝峪、沣峪等河流，沟道 70 余条，穿越神禾、少陵等黄土塬，主要建筑物 60 余座，共计长约 2686km，其中隧洞 12 座，长 14km；倒虹 24 座，长 11.85km；渡槽 17 座，长 1.01km；暗渠 59.1km，包括其它各类建筑物共 264 座。由于在工程建设过程中增加了石头河供水水源，调整了黑河水库规模，使得整个输水暗渠各段断面和输水能力不同。 金盆水库 (黑河水库)从枢纽蔺家湾汇流池至见子河倒虹出口段长 70.035km，暗渠断面宽 3.1m，高 3

11、.8m，设计流量 1415m3s。从见子河倒虹出口至曲江池水厂段长 16.18km，在供水规模调整前已施工，渠道断面均为原设计尺寸。其中见子河倒虹出口至甫店汇流池段长 1.88km，断面为宽 2.8m，高 3.4m，设计流量 10.3m3 s；甫店汇流池至曲江池水厂段长 14.3km，为双线暗渠，暗渠断面尺寸为宽 2.5m、高 2.7m，设计流量为 2 5.8m3s。石砭峪水库备用水源渠道在甫店汇流池与黑河引水渠汇合。由于输水暗渠在见子河倒虹出口以下过流能力不够，故在倒虹出口设分流池，修建 15.2km 输水支线至 30 万 t 净水厂，其中 2.0m 压力管 8.2km，隧洞 7.0km，设

12、计流量 40m3s。 2、石头河水库补充水源渠道工程 石头河水位于西安市以西约 143km 的眉县境内，距黑河峪口约 60km。按石头河水库每年向西安市供水 9500 万 m3，并留有多供余地的原则，依据黑河水库调节计算城市供水流量，确定石头河补充水源渠道工程设计最大引水流量为 6.0m3s(当黑河水库供水流量最小时) ，平均流量2.43.6m3s。 金盆水库 (黑河水库)石头河水库灌区东干渠已建成使用，从总干分水闸起至曹南沟东岸全长 29.74km，渠道自西向东设计过水能力分为四级，其中：渠首至霸王河段长 10.13km，过水能力 11.513.5m3s；霸王河至远门河段长 6.87km，过

13、水能力 8l0m3s；远门河至汤峪河渡槽出口段长 7.46km，过水能力为 4.76.0m3s；汤峪渡槽出口至渠末段长 5.3km，过水能力 2.230m3s。渠首至汤峪渡槽出口全长 24.46km，过水能力满足城市供水要求。汤峪渡槽至曹沟段渠道过水能力偏小，需扩大改建。 石头河补充水源渠道工程从汤峪渡槽出口至黑河峪口蔺家湾汇流池与黑河供水水源衔接，全长32 79km，其中改建 5.3km，新建 27.49km。沿线主要建筑物 87 座，其中隧洞 16 座，长23.83km；倒虹 12 座，长 3.2km；渡槽 3 座，长 0.1km；箱涵长 5.38km，断面尺寸为宽1.8m、高 2.0m。

14、渠道设计最大引水流量 60m3s。 3、石砭峪水库备用水源渠道工程 石砭峪水库位于西安市以南约 30km 的长安区境内，距黑河引水渠道甫店汇流池 8.4km。石砭峪水库作为黑河引水工程的备用水源，每年向西安市供水 3000 万 m3，并要求在事故期间按40 万 td 供水。石砭峪水库备用水源渠道工程是在石砭峪灌区西干渠桩号 3+630 处设分水闸，闸后新建输水暗渠 3.65km，渠末接黑河引水渠道甫店汇流池，设计流量 5.0m3s。此外，改建石砭峪总干和西干渠 4.75km。 净水厂工程 黑河引水工程设净水厂两座，总生产规模为日生产能力 110 万 t。 金盆水库 (黑河水库)1、曲江池 80

15、 万 t 净水厂 曲江池水厂位于西安市南郊曲江池畔，占地面积 450m 300m，总建筑面积 1.6 万 m2，设计生产能力为 80 万 td。一期按 60 万 td 建设，采用沉淀、过滤工艺，分四个独立的净水系统，斜管沉淀池与过滤池面积各为 2657m2，清水池体积 8 万 m；金盆水库建成后即改建水厂，将沉淀池改为过滤池，采用微絮凝接触过滤工艺。水厂主要净水建筑物、辅助生产机泵及生产管理，均采用集中管理，分散控制的自控系统操作。 2、30 万 t 水厂 由于纳入了石头河水源，在曲江池水厂西南侧，新续建 30 万 td 水厂一座，占地 139 亩，与来自见子河输水管相接，进厂水面高程 462

16、9m。工艺流程为沉淀、过滤，采用隔板反应、乎流沉淀和“V”型滤池。 城市配水管网工程 净水厂比市中心高 45m，故黑河引水工程城市管网基本采用重力供水。由水厂向市区埋设三条直径 2000mm 的干管，加上支管，4002000mm 管道总长 121.4km。对城区和南郊、西郊东黑河部和东郊西部地区进行重力自流供水。另外在东斜五路设管网加压站一座，加压能力 12 万td，扬程 2.3m，对东郊韩森寨工业区加压供水。 农田灌溉工程 利用原黑惠渠灌溉渠系，改建黑惠渠渠道，扩建、新建渠道，提高渠道能力。农灌设计引水流量 18.9m3s，加大引水流量 22.7m3s，其中东干渠控制灌溉面积 23.14 万亩，设计流量10.85黑河金盆水库m3s，新建渠道 20km，延伸至户县；西干控制灌溉面积