哈达山水利枢纽工程中混凝土模袋的设计与施工

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发布时间：2021-09-16

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哈达山水利枢纽工程中混凝土模袋的设计与施工
许经宇，左明利，宁鹏飞，陈中竹
(吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林长春130021)
[摘要]百公里榆水干渠是哈迭山水利枢纽工程中投资比重最大的分部工程，占总投资的
40％。输水干渠有近64 km 的渠底岩性为黄土状壤土、粘土、极细砂，为解决该渠段衬砌的冻
胀，稳定，渗漏等问题，选择了丙纶模袋混凝土护坡的衬砌形式。文中主要介绍了丙纶模袋的
设计与施工，通过实验段3年的正常运行和已铺设混凝土模袋的渠道来看，混凝土模袋运行
良好，在工程的经济性、可靠性、安全性上都是可行的。
[关键词]渠道衬砌；混凝土模袋；设计；施工；哈达山水利枢纽
[中图分类号]Tv91 [文献标识码]A
哈达山水利枢纽工程由坝区枢纽工程、防护
区工程和输水工程组成。坝区枢纽工程由混凝土
重力坝连接段、河床式电站、溢流坝、取水及门库
段、粘土均质坝等组成，防护区防护工程由防护
堤、强排站、灌溉涵洞和排水沟等组成，输水工程
包括渠首闸、输水干渠及其交叉建筑物等。输水干
渠全长95．93 km，渠首设计流量为175 m3／s，全线
横断面均采用梯形明渠输水断面，渠道边坡采用
1：2．5o
1 衬砌形式的选择
输水干渠全长95．93 km，渠道33+623．18～96+
742．03段，多为全挖方渠道，渠底岩性主要为黄土
状壤土、粘土、极细砂组成，黄土状壤土、粘土属于
粘性土，含水率较高，壤土的渗透系数为3．12xlO-s，
黄土状壤土的渗透系数为5．08x 10—5，且壤土和黄
土状壤土层厚度都在5 m以上，属于强冻胀土，存
在冻胀和冻融脱坡问题。又由于干渠在该渠段地
下水位均在渠道底板以上，最高的为渠道底板以
上5 m左右，导致冻胀问题更为突出，因此该渠段
衬砌的设计不仅要满足抗滑稳定等要求，如何解
决冻胀问题更是工程设计的重中之重。该段衬砌
工程量近193万m2，在工期短，工程量大的情况下
保证施工进度也是衬砌形式选择的一个重要方
面。通过多个方案的比选和综合考虑，该渠段衬砌
材料选用适应冻胀变形的铰链式内纶模袋混凝土
柔性护坡型式【11。
2 设计方案
2．1厚度计算12】
1)抗漂浮厚度计算
· 38 ·
81>0．07。 i／． L． V Lr
-y m
式中：c— — 面板系数，大块混凝土护面，c=1，护面
上有滤水点，c=1．5；Hw，埘— — 波浪高度与长度，
m；厂__垂直于水边线的护面长度，m；m——坡
角的余切；y ——砂浆或混凝土有效容重，kN／m3；
— — 水容重，kN／m3。
2)抗冰推所需厚度计算
≥
至 ( )一H。c ，
1+m‘
H (1+， )
式中： ——冰层厚度，m； ——设计水平冰推力，
有资料建议初设取150 kN／m2；日i——冰层以上护
面垂直高度，m； ——护面与坡面问粘着力，150
kN／m~； ——护面与坡面间摩擦角； ——安全系
数，一般可取3。
3)抗滑稳定计算
Fs=
式中：L，——坡角以下水平护面长度，m；￡ —— 护
坡上模袋斜向长度，m； ——坡角；。——模袋与
坡面间摩擦系数，应由试验测定，无试验资料时，
可采用约0．5；风——安全系数，可取1．5。
根据上述计算，对于桩号33+623．18～96+
742．03的强冻胀土渠段，渠坡采用12 cm厚铰链
式模袋混凝土防护，模袋的规格2 mX2 m，强度等
级C20，抗冻等级F200，模袋板块间采用尼龙绳连
接，垂直水流方向为2根 10的尼龙绳，顺水流方
向为1根 8的尼龙绳。在坡脚设现浇混凝土脚
槽，坡脚脚槽底宽0．5 m，深0．8 m，脚槽混凝土的