水庫除險加固設(shè)計方案探析

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摘要：介紹了大同縣營坊溝水庫工程概況，針對水庫存在的問題及安全隱患，進行了分析，通過對水庫除險加固設(shè)計，確保水庫正常運行。

關(guān)鍵詞：水庫除險加固；工程地質(zhì)問題；大壩除險加固設(shè)計；探析

1概況

營坊溝水庫位于大同縣倍加造鎮(zhèn)營坊溝村西，所在流域為海河流域桑干河支流坊城河一級支流尼河，壩址以上控制流域面積24.1km，河道長度6.02km，流域平均坡度0.65%，多年平均降雨量394mm。營坊溝水庫原設(shè)計總庫容12萬m3，淤積1萬m3，近年來年均蓄水量3.5萬m3，年均灌溉面積0.01萬hm2，是一座以灌溉為主兼有水產(chǎn)養(yǎng)殖的小（2）型水庫，工程等級為V等，水工建筑物級別5級［1］。大壩類型為均質(zhì)土壩，最大壩高5m，長180m，壩頂寬度6m，上游坡降比為1∶3.0，下游坡降比為1∶2.0。

2存在問題

水庫1967年建成，多年來攔洪蓄水為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來可觀的效益，經(jīng)過40余年運行出現(xiàn)了不同程度的病險情況，壩體年久失修，出現(xiàn)了壩坡沖刷、壩體沉降、泄洪管接觸滲漏、出口邊墻坍塌等不良現(xiàn)象，給水庫的安運行帶來隱患。2.1庫區(qū)工程地質(zhì)2.1.1庫區(qū)滲漏從庫區(qū)的地形、地貌方面來看，河流兩岸岸坡較緩，庫區(qū)處于低洼谷地，為周邊地區(qū)地表和地下水的排泄區(qū)；從巖性條件來看，兩岸庫底主要由上更新統(tǒng)沖洪積作用形成的低液限粉質(zhì)黏土構(gòu)成，可視為庫底隔水層，但壩體與壩基接觸帶為沖洪積作用（Qal+pl3）的粗砂，其滲透性為中等透水，從地質(zhì)構(gòu)造條件來看，由于庫區(qū)構(gòu)造作用不明顯，未發(fā)現(xiàn)有構(gòu)造帶存在，不存在滲漏通道，從而形成庫區(qū)盆狀的儲水條件，因此庫區(qū)存在接觸滲漏的條件。2.1.2庫區(qū)淤積庫區(qū)及其上游河谷均為第四系松散堆積物組成，多年來泥砂等細粒物質(zhì)通過洪水下移搬運淤積于庫區(qū)。目前原大壩上游最大淤積厚度1m。2.2壩址區(qū)工程地質(zhì)壩基土層上部為第四系上更新統(tǒng)沖洪積作用（Qal+pl3）的②粉土（Qal+pl3），其滲透系數(shù)1.72×10-4cm/s，為中等透水；中部為第四系上更新統(tǒng)沖洪積作用（Qal+pl3）的②粗砂（Qal+pl3），其滲透系數(shù)最大2.10×10-3cm/s，最小1.58×10-3cm/s，為中等透水；下部為第四系上更新統(tǒng)沖洪積作用（Q3）的④粉土（Qal+pl3），其滲透系數(shù)最大1.98×10-5cm/s，最小1.14×10-6cm/s，為弱—微透水性。總體評價壩基隔水性能較差。2.3壩體工程地質(zhì)2.3.1壩體粉土營坊溝水庫壩大壩為土壩，壩頂高程1030.16～1030.44m，庫水位1027.0m。庫水位以下壩體土有可能浸泡飽和，壩主體主要為低液限粉土，組成物質(zhì)較雜亂，均勻性差。據(jù)土工試驗資料，壩體粉土鉆孔及探井土樣液性指數(shù)均除K1-1大于0.75外，其均小于0.75，故壩體粉土基本不會液化，僅局部存在液化可能。2.3.2庫岸穩(wěn)定及庫區(qū)淤積壩體填土巖性主要為低液限粉土，壩體結(jié)構(gòu)松散，組成物質(zhì)較雜亂，均勻性差。大壩存在壩基滲漏，滲透變形問題。壩頂無放浪墻，上游壩坡無護坡，壩后坡未設(shè)置排水設(shè)施，水蝕沖坑、沖溝多處［2］。

3除險加固方案

針對水庫病、險情，為徹底消除其不安全隱患，確保水庫正常運行，依據(jù)大壩安全鑒定評價結(jié)論及建議，擬定水庫除險加固方案為：壩基防滲；新建溢洪道；大壩上游壩坡干砌石護坡；下游增設(shè)排水排滲設(shè)施；壩頂增設(shè)防浪墻。

4大壩除險加固設(shè)

4.1上游護坡處理大壩上游原無護坡保護，本次設(shè)計對大壩上游壩坡增設(shè)護坡，護砌范圍為1025.0m至壩頂（1030.0m）。將現(xiàn)壩坡雜草腐植土去掉，并將坑溝人工夯填后按除險加固坡比1∶3.0整平修理，由下至上依次鋪設(shè)兩布一膜土工布（規(guī)格為600g/m2），30cm厚卵礫混合料墊層和130cm厚干砌塊石護坡。當年筑壩時未進行清基處理，壩體與壩基結(jié)合處有3～4m粗砂層，導致壩基存在嚴重滲透問題。木次設(shè)計在壩前距離壩腳4m處開挖截滲槽，深度5m，鋪設(shè)兩布一膜土工布截滲，土工布一直與壩頂防浪墻嵌接，形成整體防滲封閉。4.2大壩下游護坡下游左右壩肩設(shè)混凝土U型渠橫向排水溝各一道，壩頂下游側(cè)設(shè)縱向排水溝。壩坡下部新建貼坡排水長70m，設(shè)計頂寬1.2m，項高程1026.5m。排水體上層為40cm厚干砌石，下層為30cm卵礫混合料墊層（粒徑5～40mm）。大壩現(xiàn)狀下游坡比1∶2.0，對大壩下游沖溝、沖坑填土夯填，壩下游坡采用C15混凝土菱形網(wǎng)格，網(wǎng)格內(nèi)種植草皮，營坊溝水庫大字鑲嵌。4.3壩頂結(jié)構(gòu)壩項上游側(cè)增設(shè)防浪墻，防浪墻采用M7.5漿砌石砌筑，高1.0m，寬0.5m，基礎(chǔ)埋設(shè)深度1.2m，頂部采用現(xiàn)澆C15混凝土壓頂，厚10cm，兩側(cè)出沿5cm。防浪墻墻面M10水泥砂漿抹面厚2cm，每隔8m設(shè)1道伸縮縫。壩頂寬6m，現(xiàn)狀混凝土路面寬3.5m，本次設(shè)計對壩頂剩余1.5m寬度鋪設(shè)20cm厚三合土路面整修。4.4溢洪道營坊溝水庫溢洪道位于大壩左側(cè)，為開敞式岸邊溢洪道，全長68m，進口控制段底高程1027.0m，矩形斷面，進口水平段八字墻長10m，高3m，開口寬由14.0m漸縮為8m，控制段為交通橋，泄槽段底坡1/3，長9m，底寬8m；消力池長15m，護坦長8m，海漫長15m，海漫出口開挖明渠與下游河道相接［3］。4.4.1進口段漿砌石八字墻長10m，開口寬由14m漸縮為8m，墻高3m，背水面1∶0.4，基礎(chǔ)深1.2m，進口高程1027.0m，底板0.8m厚漿砌石。4.4.2控制段采用8m跨，6m寬，3m高公路橋設(shè)計，底板采用M7.5漿砌石，高程1027m，邊墻為M10漿砌石擋墻，墻高3m，背水面1∶0.5，基礎(chǔ)深1.5m，下鋪0.1m厚C10現(xiàn)澆混凝土墊層。4.4.3陡槽段進口高程1027.0m，水平長9m，i=l/3，底寬8m，斷面為矩形，邊墻為M7.5漿砌石結(jié)構(gòu)，頂寬0.6m，高3m，背水面1∶0.4，基礎(chǔ)深1.2m，陡槽底板與公路橋出口底板連接處加設(shè)齒坎，齒坎底寬0.6m，深0.4m，使底板間咬合牢固。連接處橫縫采用瀝青杉板填縫，651型止水帶，縫寬20mm，深50mm。4.4.4消力池采用綜合式消能方式，池長15m，底寬8m，底板高程1024.0m，池尾設(shè)高0.5m高的消能坎，邊墻采用M7.5漿砌石擋墻，墻高4m，項寬為0.6m，外邊坡1∶0.4，基礎(chǔ)埋深1.2m，消力池底板由上至下依次為厚0.2m的C25鋼筋混凝土，厚0.8m漿砌石，消力池后部設(shè)間隔1m梅花狀布置的排水孔，相應(yīng)底板下墊厚0.2m的卵礫混合料墊層。4.4.5護坦斷面護坦斷面為矩形，底板高程1020.0m，長8m，漿砌石底板厚0.8m，邊墻頂寬0.6m，高3m，外邊坡1∶0.4。4.4.6海漫長10m，底板高程1020.0m。底板為鉛絲籠塊石，厚0.8m，防沖槽為干砌塊石，2.0m深。海漫長度計算：lp=（8.5～12.5）Ht式中Ht為下游水深（m）。經(jīng)計算，Hp取15m。大壩經(jīng)過加固，泄水建筑物得到維修，流域發(fā)生50年一遇洪水時，不會威脅大壩安全，對下游城鎮(zhèn)和人民的生命財產(chǎn)起到了保障作用。

5結(jié)語

通過對水庫的除險加固，設(shè)計出適合不同情況的水庫除險加固方案，延長了水庫使用年限，保證水庫安全運行，保障當?shù)氐慕?jīng)濟、農(nóng)業(yè)發(fā)展，人民的生命財產(chǎn)安全。

作者:賀瑜 單位:山西省大同縣水務(wù)局

參考文獻：

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