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铜场水库枢纽工程

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获奖年度2023

专业分类工业工程设计

获奖等级二等奖

设计单位新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司

设计人员范仕杰、刘军、余华英、李伟、张大顺、玛尔达尼·米吉提、李东华、姜永健、孙金霄、李智超、谭丽君、郑玮、邓理想、陈刚、谭新莉、阿布来提.司马义、王峰、曲苓、杨生荣、谭艺红

项目简介

(1)工程概况

铜场水库位于新疆阿克苏地区库车县境内,是库车河控制性骨干调蓄工程,具有防洪、灌溉、生态和工业区供水等综合效益。水库建成后,通过水库调蓄洪水、消减洪峰,保证库车县及水库下游安全,是解决库车防洪最有效也是最根本的措施;通过本工程调节供水,将使库车工农业用水得到基本保证,改善现有灌溉面积37.08万亩,同时调济解决工业及城市用水,缓解了库车县经济快速发展日益增长的工农业发展用水的矛盾,对保证库车县国民经济持续稳定发展,将发挥重要作用。

水库总库容6560万m3,工程规模为中型Ⅲ等工程,枢纽建筑物主要包括粘土心墙砂砾 石坝、表孔泄洪洞和泄洪(导流)洞组成。地震设防烈度8度,大坝为2级建筑物,表孔泄洪洞和泄洪(导流)洞为3级建筑物。工程区处于高震、地震频发地区,泥沙多,基岩为软岩,且遇水易软化崩解,在建设条件恶劣复杂情况下,为满足工程防洪、灌溉、生态和工业区供水等综合效益要求,从枢纽布置到建筑物设计均面临较多问题。

       工程于2008年10月截流,2011年12月下闸蓄水,2023年6月完成竣工验收。

       (2)关键技术及创新

铜场水库是库车河控制性骨干调蓄工程,具有防洪、灌溉、生态和工业区供水等综合效益。兴建铜场水库,是库车人民的迫切要求,可提高库车河流域防御洪水灾害的能力,从根本上解决库车县长期存在的夏洪、春旱问题。

1)软岩地层峡谷地形条件下的粘土心墙坝:坝址区河谷狭窄呈“V” 型,边坡高陡。出露的地层为泥岩、砂岩互层,属软岩。粘心墙坝最大坝高54.5m,是新疆在寒冷强震区、软岩地层、峡谷地形条件下修建的粘心墙砂砾石坝。粘土心墙防渗土料为低液限粘土,粘粒含量较低、中压缩、具有非分散性。设计根据试验及计算分析对心墙土料、反滤保护和过渡料区进行了精心设计。心墙土料设计采用厚心墙,有利于减轻拱效应作用,增加抗渗性能,尤其适应在软岩基础的防渗;选择合适的填筑标准及施工工艺,避免土料产生裂缝;选择最优含水量率。

2)粘土心墙基础处理:坝址区砂岩、泥质粉砂岩互层夹泥岩,其中泥岩占70%,砂岩占30%。由于泥质粉砂岩水后易崩解和快速风化,坝基开挖时预留1.5m厚的保护层,清基完成后浇筑盖板混凝土,以保证坝基岩体的质密和整体强度。在浇筑的盖板混凝土上进行覆盖式固结灌浆,提高基岩的整体性和灌浆效果。帷幕灌浆设置主、副两排防渗帷幕,主帷幕深度为5~40m,副帷幕深度为其一半,孔排距为2m,深度按基岩单位透水率q<5Lu控制,在地质复杂地段(如断层、破碎带)部位,增设1排帷幕灌浆孔,加强防渗。工程地质条件负责,灌浆扩散范围不均一,灌浆难度大,根据现场情况,实时调整施工工艺、保证埂基的防渗性能,为水库大坝的安全奠定基础。其设计和处理措施值得借鉴。

      3)库车河含沙量高,多年平均悬移质含沙M为5.28kg/m3,为多泥沙河流。设计中充分考虑天然河道、进场道路、岸坡稳定及河流泥沙含量大等问题,利用左岸天然河道弯道地形布设泄洪(导流)洞及表孔泄洪洞,保证了泄洪建筑物泄洪及冲沙时有良好的水流条件。泄洪 (导流)洞承担导流、泄洪、排沙、放空水库和灌溉及城市工业放水任务,运行工况复杂,为提高高速水流裹挟推移质下泄冲蚀和磨蚀问题,泄洪(导流)洞洞身采用C40、F200、W6高强混凝土,并掺入聚丙烯纤维,底板表层和挑流鼻坎底板上层,采用C60硅粉抗冲耐磨混凝土,提高了混凝土的强度和耐磨蚀性能。

     (3)社会经济效益

       本工程在精心设计的基础上,对工程出现的问题采用了经济、合理的处理措施,为业主节省了工程投资,得到业主的好评,取得了良好的社会效益。水库建成后,通过水库调蓄洪水、消减洪峰,在正常运用情况下将重现期10年洪峰流量1944m3/s消减到370m3/s,保证库车县及水库下游安全,是解决库车防洪最有效最根本的措施;通过调节供水,使库车工农业用水得到基本保证,改善灌溉面积37.08万亩,同时调济解决工业及城市用水,缓解了库车县经济快速发展日益增长的工农业发展用水的矛盾,对保证库车县国民经济持续稳定发展,发挥着重要作用。建设该工程,对于稳定边疆、当地人民脱贫致富、民族团结和区域经济社会可持续发展都具有重要的作用。其经济效益和社会效益极为显著。