小河口水庫(kù)改建加固設(shè)計(jì)

摘 要：我國(guó)水庫(kù)工程眾多，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，部分水庫(kù)的設(shè)計(jì)能力由于環(huán)境變化已經(jīng)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，有的水庫(kù)出現(xiàn)了嚴(yán)重的病害問題。文章通過小河口水庫(kù)改建加固工程，列舉了部分水庫(kù)病害的形態(tài)、原因和解決方案。為水庫(kù)改建加固提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞：水庫(kù)病害；水庫(kù)加固；設(shè)計(jì)

1 概況

小河口水庫(kù)是一座以灌溉、防洪為主兼?zhèn)漯B(yǎng)殖、旅游等綜合利用的中型水利樞紐工程，由于防洪需要水庫(kù)加高大壩后，溢洪道、泄洪洞、輸水洞等建筑物未進(jìn)行相應(yīng)的加固改造，不能保證設(shè)計(jì)條件下水庫(kù)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，近年來只能采取低水位蓄水運(yùn)行，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，制約著該區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，因此對(duì)該水庫(kù)地改建刻不容緩。

2 我國(guó)水庫(kù)病害的特點(diǎn)和原因

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)使用時(shí)間較長(zhǎng)的水庫(kù)來講極容易出現(xiàn)下列病害：（1）大壩壩頂高度過低泄洪建筑能力不足，防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到規(guī)范要求，主要原因是：水文分析不足以至于泄洪建筑設(shè)置不足，隨著時(shí)間推移洪水資料與設(shè)計(jì)初值產(chǎn)生偏差泄洪能力不足。（2）在汛期高水位的作用下大壩極容易出現(xiàn)滲漏問題，許多土石壩或多或少均會(huì)有管涌、流土的現(xiàn)象，混凝土壩和漿砌石還容易發(fā)生溶濾破壞。（3）多數(shù)大壩按現(xiàn)行規(guī)范在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗震和滑動(dòng)穩(wěn)定性上均達(dá)不到要求。（4）大壩輸水及泄洪建筑的穩(wěn)定系數(shù)和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。（5）機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)使用過度，缺少更換和維修。（6）多數(shù)水庫(kù)缺少足夠的水文測(cè)報(bào)和大壩觀測(cè)裝置，管理設(shè)施陳舊落后，防汛道路標(biāo)準(zhǔn)低，有的水庫(kù)甚至沒有防汛道路[1-3]。

3 小河口水庫(kù)主要存在問題

（1）大壩上游壩坡水位變動(dòng)區(qū)塌陷、破損嚴(yán)重；（2）大壩下游壩坡縱橫向排水溝破損；（3）壩右岸下游岸坡坍塌；（4）溢洪道進(jìn)口段左右側(cè)翼墻空箱漏水嚴(yán)重，左側(cè)翼墻后土體在校核洪水位會(huì)發(fā)生滲透破壞；（5）泄洪洞泄洪能力不足等。

改建方案選?。和ㄟ^查閱文獻(xiàn)對(duì)壩坡的加固處理常用的方法有：壩坡拆除重建、對(duì)局部破壞區(qū)域進(jìn)行改造、對(duì)老化部位進(jìn)行局部翻新，其中已拆除重建為主[4]。溢洪道加固主要的方法有：局部拆除重建、完全廢棄重建，其中已局部重建為主。輸水洞加固的方式常用的有：拆除重建水塔或?qū)λM(jìn)行加固、對(duì)輸水洞洞身進(jìn)行整體加固、對(duì)輸水洞出口消能設(shè)施進(jìn)行加固以及對(duì)金屬結(jié)構(gòu)、啟閉系統(tǒng)改建，其中已對(duì)水塔、金屬結(jié)構(gòu)、啟閉系統(tǒng)的改造為主[5，6]。

4 改建工程設(shè)計(jì)

4.1 壩坡改建

壩坡采取破損段局部維修加固：對(duì)大壩上游壩坡水位變動(dòng)區(qū)塌陷、破損嚴(yán)重的干砌石護(hù)坡進(jìn)行維修；對(duì)大壩下游壩坡縱橫向排水溝破損段進(jìn)行維修；對(duì)大壩右岸下游岸坡坍塌部位采用漿砌石護(hù)坡處理。

4.2 溢洪道改造

溢洪道部分整體拆除，部分加固改造：本次設(shè)計(jì)在空箱內(nèi)設(shè)土工布反濾，上鋪植草磚植草固土；本次閘室改建段樁號(hào)0+189.6～0+201.6，總長(zhǎng)12m，閘室為閘門控制寬頂堰鋼筋砼結(jié)構(gòu)，為了不影響上游交通橋的穩(wěn)定性，本次設(shè)計(jì)將現(xiàn)狀閘室拆除至670.4m，以上部分全部拆除重建，新建底板與閘墩為整體結(jié)構(gòu)，進(jìn)口底高程671.4m，墩頂高程682.5m，底板厚2.5m，邊墩厚1.5～1.2m，中墩厚1.2m，檢修閘門為疊梁門，工作門為平面定輪鋼閘門，閘門尺寸10×6.8m，啟閉平臺(tái)高程為690.8m，新建閘室段與上游交通橋及下游泄槽段側(cè)墻順接，縫間設(shè)BW型膨脹止水條止水；閘室與大壩間采用土料回填交通道路，路面高程682.5m，路面寬8m，斷面為梯形斷面，上下游邊坡均為1：2，要求土料壓實(shí)度≥0.95，路面采用200厚C20砼現(xiàn)澆；泄槽底板加固范圍為0+310～0+645，即在原底板上現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理；側(cè)墻0+201.6～0+210段因泄洪時(shí)拱橋嚴(yán)重阻水，本次設(shè)計(jì)拆除重建，側(cè)墻采用鋼筋砼扶臂擋土墻結(jié)構(gòu)；側(cè)墻加高段范圍為0+210～0+295、0+427～0+645，即在原墻頂現(xiàn)澆砼加高；側(cè)墻改建段范圍為右0+310～0+467，即將原側(cè)墻拆除重建，側(cè)墻結(jié)構(gòu)仍采用鋼筋砼懸臂擋土墻結(jié)構(gòu)；側(cè)墻加固改建段范圍為左0+320～0+427、左0+450～0+480，即在原側(cè)墻后加30cm厚鋼筋砼襯砌；泄洪洞出口側(cè)墻延長(zhǎng)段范圍為0+340.3～0+359.3，采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，尾部為流線型。

4.3 泄洪洞改造

泄洪洞拆除重建：本次設(shè)計(jì)拆除原檢修平臺(tái)及上部啟閉機(jī)房，將檢修平臺(tái)由670.9m加高至678.65m，啟閉平臺(tái)由680.4m加高至686.35m，加高部分均為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，啟閉機(jī)房為磚混結(jié)構(gòu)，進(jìn)水塔與壩頂間新建工作橋及支撐排架，橋面高程682.5m，分為5跨，總長(zhǎng)78m；更換閘門及啟閉設(shè)備；對(duì)泄洪洞洞身漏水段0+034～0+104進(jìn)行洞身反壓灌漿，并對(duì)伸縮縫進(jìn)行維修處理。

4.4 輸水洞改造

輸水洞增設(shè)水塔，出口增設(shè)反濾排水設(shè)施等：進(jìn)口增設(shè)進(jìn)水塔，塔高36.1m，啟閉機(jī)平臺(tái)高程682.5m，進(jìn)水塔為C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)，進(jìn)口底高程665.5m，孔口尺寸為1.5×1.5m，塔內(nèi)設(shè)事故檢修閘門，上游止水，施工采用鋼筋砼沉井圍堰，沉井內(nèi)徑8m，沉井高21.5m，壁厚1.2m；進(jìn)水塔與壩頂間采用鋼筋砼梁板式工作橋連接，橋長(zhǎng)54.0m，橋面寬2.5m，共分四跨，支撐為鋼筋砼排架結(jié)構(gòu)；對(duì)輸水洞洞身進(jìn)行砼回填，并在輸水洞出口增設(shè)反濾排水設(shè)施。對(duì)輸水干渠節(jié)制閘及泄水閘的啟閉機(jī)進(jìn)行更換。

4.5 機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu)

（1）溢洪道增設(shè)事故檢修門和啟閉設(shè)備，工作閘門、埋件、啟閉設(shè)備重新設(shè)計(jì)；（2）泄洪洞事故檢修門、工作閘門、埋件和啟閉機(jī)拆除更新，重新設(shè)計(jì)；（3）輸水洞進(jìn)口增設(shè)事故檢修閘門；（4）輸水干渠節(jié)制閘及泄水閘增設(shè)啟閉設(shè)備。

4.6 水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)

為了及時(shí)了解工程運(yùn)行狀態(tài)以及運(yùn)行管理對(duì)于洪水預(yù)報(bào)的要求，本設(shè)計(jì)增設(shè)大壩變形觀測(cè)、大壩壩體滲流、壩肩繞壩滲流等觀測(cè)設(shè)施，并創(chuàng)建水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)。

5 本水庫(kù)改建目標(biāo)

按上述改造方案進(jìn)行可以保證小河口水庫(kù)灌區(qū)6.53萬畝保證率為50%的興利用水量，保護(hù)下游防護(hù)對(duì)象的安全（主要包括：晉侯高速公路、侯月鐵路、沿河1萬多畝耕地、30個(gè)村莊、1.41萬人口、澮河水庫(kù)及澮河二庫(kù)）。工程完成后防洪標(biāo)準(zhǔn)可達(dá)50年一遇洪水設(shè)計(jì)，1000年一遇洪水校核，將極大地改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)狀況。

參考文獻(xiàn)

[1]祖雷鳴.我國(guó)病險(xiǎn)水庫(kù)的安全管理[M].武漢：長(zhǎng)江出版社，2004.

[2]申海蓮，張華，許力.我國(guó)小型水庫(kù)現(xiàn)狀及整治對(duì)策[J].節(jié)水灌溉，2008（8）：71-75.

[3]張嚴(yán)明.全國(guó)病險(xiǎn)水庫(kù)與水閘除險(xiǎn)加固專業(yè)技術(shù)論文集[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2001.

[4]譚界雄，高大水.病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固信息管理與技術(shù)規(guī)律研究專題報(bào)告[D].長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司.（“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目課題2006BAC14B01），2010.

[5]呂國(guó)梁，陳志康，鄭光俊.南水北調(diào)中線丹江口大壩加高工程設(shè)計(jì)[J].人民長(zhǎng)江，2009（12）：81-84.

[6]楊啟貴，高大水.我國(guó)病險(xiǎn)水庫(kù)加固技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].人民長(zhǎng)江，2011，12：6-11.

作者簡(jiǎn)介：李霞（1981，3-），女，漢族，山西臨汾人，職稱：助理工程師，研究方向：水利設(shè)計(jì)，單位：臨汾市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院。