張王水庫除險加固設(shè)計方案綜述

宋必連

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

張王水庫位于萬榮縣南張鄉(xiāng)薛里村西南1.5 km，白帝村西北0.8 km處，壩址控制流域面積24.0 km2，始建于1958年，于1959年竣工?？値烊?90萬m3，是一座以防洪為主，兼顧供水的小（一）型水庫。水庫保護(hù)著下游王家、李家2個村莊5000人，266.67 hm2農(nóng)田、西范四級電站以及萬榮—榮河公路等的安全。

工程由大壩、溢洪道、臥管及輸水涵洞組成。大壩為碾壓均質(zhì)土壩，最大壩高25.0 m，壩頂長125.0 m，壩頂寬6.0 m。壩頂高程601.54～602.08 m。溢洪道位于壩前庫區(qū)左岸，為開敞式寬頂堰，堰頂高程598.5 m，未完建，不能正常運(yùn)行。臥管位于水庫右岸，為斜坡式，單級單孔。輸水涵洞位于大壩右側(cè)，斷面為城門洞型。

2 存在問題

根據(jù)水庫運(yùn)行情況，結(jié)合大壩安全鑒定結(jié)論可知，水庫目前存在以下問題：水庫防洪能力低，實(shí)際抗洪能力不滿足規(guī)范要求；大壩壩頂及下游壩坡有多處較大陷坑，上下游壩坡?lián)p壞嚴(yán)重，下游壩坡排水系統(tǒng)不完善且有較多沖溝、陷坑，對水庫安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成威脅；溢洪道為土基，未完建，不滿足泄洪要求；水庫無大壩安全監(jiān)測設(shè)施，嚴(yán)重影響大壩的正常運(yùn)行。因此，對水庫除險加固十分必要。

3 除險加固方案設(shè)計

3.1 大壩加固設(shè)計

水庫大壩壩體左壩段（樁號B0+000—B0+030）形成30 m長的陷坑段，表現(xiàn)為串珠狀，陷坑局部直徑1.5 m，深4.0 m；壩頂無防浪墻，路面為素土路面，凹凸不平，損壞嚴(yán)重；大壩上游壩坡1∶2.5，干砌石護(hù)坡?lián)p壞嚴(yán)重；大壩下游壩坡 1∶2.0，1∶2.5，草皮護(hù)坡?lián)p壞嚴(yán)重。根據(jù)工程現(xiàn)狀，確定大壩加固設(shè)計內(nèi)容為：壩體加固；大壩壩頂鋪設(shè)砂礫石路面；大壩上游壩坡面整修，設(shè)干砌石護(hù)坡；大壩下游壩坡面整修加固，鋪設(shè)草皮護(hù)坡，完善排水系統(tǒng)；下游坡腳排水棱體改造。

壩體加固：左壩段樁號B0+000—B0+030段壩頂以下10 m厚的壩體開挖后再分層回填碾壓土，分層厚度不大于250 mm，壓實(shí)度不低于97%。

壩頂結(jié)構(gòu)：根據(jù)洪水調(diào)節(jié)計算及壩頂超高復(fù)核計算結(jié)果，結(jié)合壩頂路面改造，設(shè)計壩頂高程602.0 m，不需設(shè)防浪墻。壩頂鋪設(shè)砂石路面，路面寬6.0 m，路面橫坡2%，坡向下游側(cè)。壩頂下游側(cè)設(shè)300 mm×300 mm的素混凝土排水溝，混凝土厚150 mm，并與下游壩坡橫向排水溝相通。

上游壩坡防護(hù)：對大壩上游壩坡面整修，整修后壩坡為1∶2.5，設(shè)干砌石護(hù)坡。

下游壩坡防護(hù)：根據(jù)大壩滲流穩(wěn)定計算結(jié)果，將下游壩坡整修為 1∶2，1∶4.0，1∶3.5，在高程 594.0 m 處設(shè)第一條馬道，寬1.5 m，在高程585.7 m處設(shè)第二條馬道，寬1.5 m。為防止雨水漫流沖刷下游坡面，設(shè)草皮護(hù)坡，厚度100 mm。

排水系統(tǒng)設(shè)計：下游壩坡中部設(shè)一道橫向排水溝和左右岸坡截水溝相通；下游壩坡2條馬道與排水棱體頂平臺內(nèi)側(cè)均設(shè)置縱向排水溝，共3道；在排水棱體下游坡腳處設(shè)一道縱向截水溝，排水溝、截水溝均采用素混凝土結(jié)構(gòu)。排水溝凈斷面300 mm×300 mm，壁厚300 mm；截水溝斷面型式為梯形，底寬300 mm，深 400 mm，兩邊坡均為 1∶1。

3.2 完建溢洪道設(shè)計

溢洪道位于庫區(qū)左岸，為開敞式土基溢洪道，末端采用底流消能。溢洪道由引渠段、控制段、泄槽段、出口消能段四部分組成。設(shè)計泄量38.0 m3/s，校核泄量91.0 m3/s。溢洪道全長180.0 m。底板與側(cè)墻均為M7.5漿砌石結(jié)構(gòu)，迎水面采用200 mm厚的C30素混凝土護(hù)面，并在表層設(shè)直徑10 mm的鋼筋網(wǎng)，間距200 mm×200 mm。兩側(cè)擋墻為重力式擋墻，基礎(chǔ)厚1.0 m；溢洪道底板厚0.6 m，在結(jié)構(gòu)分縫單元上游側(cè)設(shè)齒墻。底板與側(cè)墻均設(shè)縱橫伸縮縫，間距10.0～15.0 m。伸縮縫縫寬20 mm，縫內(nèi)設(shè)橡膠止水帶、瀝青木板及塑料膠泥密封膏。

引渠段總長35.0 m，底板高程597.0 m，底坡1∶35.0。兩側(cè)擋墻平面呈弧形布置，左側(cè)長46.0 m，右側(cè)長31.3 m，兩側(cè)擋墻高5.0 m。控制段長5 m，底板高程597.0 m，底坡為平坡，底寬7.0 m，兩側(cè)擋墻高5.0 m。泄槽段總長145.0 m，底寬7.0 m，底坡在樁號YH0+005—YH0+100 段為 1∶100，擋墻高 4.0 m；樁號YH0+100—YH0+150 段為 1∶5.0，擋墻高 4.0～5.8 m；底板上的縱橫伸縮縫下設(shè)排水盲溝，溝內(nèi)填充碎石，并布設(shè)排水花管。

出口消能段布設(shè)1座消力池，消能形式采用底流消能。根據(jù)水力計算結(jié)果確定消力池采用矩形斷面，底寬由7.0 m漸變至12.0 m，池長20.0 m，底板高程586.0 m，兩側(cè)擋墻高5.8 m，出口設(shè)消力坎，坎高0.8 m，坎厚0.8 m。底板與側(cè)墻連接處設(shè)縱向伸縮縫，縫內(nèi)設(shè)橡膠止水帶、瀝青木板及塑料膠泥密封膏。

溢洪道地基處理：基礎(chǔ)鋪設(shè)厚600 mm的3∶7灰土墊層。為防止溢洪道泄洪沖刷下游河床，在消力池下游設(shè)800 mm厚的格賓籠石護(hù)坦，長10.0 m，寬12.0 m。

3.3 大壩監(jiān)測設(shè)計

根據(jù)大壩級別，確定大壩監(jiān)測設(shè)施為表面變形監(jiān)測。大壩表面變形監(jiān)測包括沉降監(jiān)測和水平監(jiān)測。監(jiān)測橫斷面共設(shè)3個，樁號分別為B0+036，B0+071，B0+106。監(jiān)測縱斷面共設(shè)4個，上游壩坡正常蓄水位以上1個，下游壩坡3個。大壩兩岸每排測點(diǎn)的延長線各布置一個工作基點(diǎn)和校核基點(diǎn)，總計共設(shè)測點(diǎn)26個，這些測點(diǎn)兼作水平位移和沉降位移監(jiān)測測點(diǎn)。在下游1.0～2.0 km范圍內(nèi)布設(shè)2個水準(zhǔn)基點(diǎn)。

4 結(jié)語

張王水庫除險加固后，大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)滿足了規(guī)范要求，保護(hù)了庫區(qū)下游村民的生命財產(chǎn)及西范四級電站水利設(shè)施和公路等基礎(chǔ)設(shè)施安全，能較好地發(fā)揮水庫防洪、供水等效益，為萬榮縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了有力保障，同時可為類似小型水庫的除險加固提供借鑒。