樊村水庫除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)綜述

毛俊平

（山西省汾河水庫管理局，山西 太原 030006）

1 工程概況

樊村水庫位于運(yùn)城市鹽湖區(qū)姚孟辦樊村，是一座防洪、灌溉、城市和工業(yè)供水多功能綜合利用的?。ㄒ唬┬团砸剿畮?。水庫所在河流屬黃河流域涑水河水系，原設(shè)計(jì)主要是分流上游涑水河的洪水，設(shè)計(jì)總庫容267萬m3，興利庫容167萬m3，死庫容10萬m3，現(xiàn)庫區(qū)淤積50萬m3。水庫控制流域面積18.09 km2，年供水量300萬～800萬m3。

2 工程現(xiàn)狀及存在問題

水庫樞紐工程由主壩、副壩、泄水閘及放水臥管涵洞組成。主壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程370.94m，壩頂長146m，壩頂寬3m，壩高8.7m。上游為干砌石護(hù)坡，壩坡 1∶3；下游為草皮護(hù)坡，壩坡 1∶2.17。水庫樞紐有2座副壩，1號副壩位于庫區(qū)東北角，壩長200m，壩高3m，2號副壩位于庫區(qū)左岸，壩長250m，壩高3m。2座副壩壩頂高程均為370.50m，壩頂寬2m，上游壩坡1∶3，下游壩坡1∶2。放水涵洞位于主壩右側(cè)岸坡上，與主壩同期建成。放水臥管采用一階單孔式，共設(shè)九級；輸水涵洞斷面形式為城門洞式，尺寸0.8m×1.2m，長80m，設(shè)計(jì)最大下泄流量1.5m3/s。放水臥管及輸水涵洞均為漿砌石結(jié)構(gòu)，因淤積堵塞，不能正常運(yùn)行。泄水閘位于主壩左端，采用平板閘門控制，閘門尺寸1.5m×2.0m，閘后為內(nèi)徑1.4m，長2.9m的鋼管及長30m的鋼筋混凝土輸水管，消力池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長5.0m，寬2.6m，底板厚0.6m。

2010年3月，經(jīng)山西省水利廳核查，鑒定該大壩為三類壩，主要存在以下問題：一是主壩壩體填筑質(zhì)量差，達(dá)不到現(xiàn)行規(guī)范要求；上游壩體干砌石護(hù)坡大面積損毀，下游壩坡上有7處陷坑，浸潤線從壩坡逸出，滲流不穩(wěn)定；壩基無截滲措施，滲漏嚴(yán)重；1號副壩上游壩坡沒有護(hù)坡，2號副壩上游砌石護(hù)坡部分損毀，滲水嚴(yán)重；泄水閘啟閉困難，臥管及輸水涵洞淤積堵塞嚴(yán)重；主壩工程質(zhì)量評價(jià)為不合格。二是現(xiàn)狀水庫大壩壩高不能滿足校核洪水的要求，壩體填土密實(shí)度不滿足規(guī)范要求，大壩防洪安全性評價(jià)為B級。三是下游壩坡的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求，大壩結(jié)構(gòu)安全性評價(jià)為C級；壩體及壩基滲流不穩(wěn)定，大壩滲流穩(wěn)定分析評價(jià)為C級；經(jīng)抗震復(fù)核，下游壩坡的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)小于規(guī)范允許值，大壩抗震安全性評價(jià)為C級。四是水庫無大壩管理房，缺少必要的壩體位移、庫水位、滲流等工程及水文觀測設(shè)施。五是水庫下游泄洪通道泄水不暢，存在安全隱患。

3 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案

為確保水庫樞紐安全運(yùn)行，使水庫充分發(fā)揮效益，急需對水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固改造。主要內(nèi)容為：對大壩進(jìn)行加固改造，使主壩和副壩滿足規(guī)范規(guī)定的抗滑穩(wěn)定及滲流穩(wěn)定要求；對水庫泄水閘和躍進(jìn)閘的閘墩及閘梁進(jìn)行修復(fù)，對閘門及啟閉機(jī)按同型號更換，保證泄洪運(yùn)行安全；對放水臥管及涵洞進(jìn)行封填；新建大壩管理站，修進(jìn)站道路和上壩巡查搶險(xiǎn)道路，增設(shè)大壩觀測設(shè)施。

3.1 大壩維修加固

根據(jù)壩體存在的主要問題，大壩除險(xiǎn)加固的主要目的是提高壩體的滲流及抗滑穩(wěn)定性，包括壩頂加寬、上下游壩坡砌護(hù)、副壩加固等。

現(xiàn)狀壩頂寬3m，為方便水庫管理和工程搶險(xiǎn)，擬將大壩壩頂加寬到7m，壩頂上游側(cè)設(shè)C25混凝土防浪墻一道，凈高1.0m，厚0.4m，兼作壩頂通行上游側(cè)安全擋墻，同時(shí)為保證壩頂交通安全，擬在下游側(cè)設(shè)一道寬0.3m，凈高0.5m的C25混凝土安全擋墻。

上游壩坡的干砌石護(hù)坡?lián)p毀嚴(yán)重，對上游壩坡現(xiàn)狀淤積高程以上的干砌石損壞部分護(hù)坡拆除，坡面夯實(shí)整修后重新鋪設(shè)；下游壩坡上部采用草皮護(hù)坡，由于下游水位變幅較大，下部設(shè)置褥墊貼坡混合式排水，使下游壩坡在泄洪時(shí)不受沖刷，在正常蓄水時(shí)最大限度地降低下游浸潤面高度。清坡整平后上設(shè)厚40 cm的干砌石護(hù)坡，下設(shè)兩層厚20 cm的砂礫料墊層。清坡時(shí)對壩頂及壩坡出現(xiàn)的塌陷部位，采用楔形槽開挖，清理至原壩體土后夯實(shí)再分層夯填處理。為防止下游壩坡被雨水沖刷，在下游壩坡每20m設(shè)一道橫向排水溝，壩頂雨水排向下游壩坡。壩頂排水橫坡2%，縱坡0.5%。

兩座副壩現(xiàn)壩高僅3m，壩頂寬2～3m。加大壩頂寬度和壩體厚度，通過延長水平滲徑的辦法減少大壩滲漏，提高壩體穩(wěn)定性。維持現(xiàn)壩頂高程不變，將壩頂寬度由現(xiàn)在的2～3m加寬到3m，上下游壩坡維持現(xiàn)有坡比不變。首先清除下游壩坡表層腐殖質(zhì)土，然后加寬壩體，分層碾壓填筑至壩頂，壓實(shí)度不小于0.96。上游壩坡采用干砌石護(hù)坡；下游壩坡上部采用草皮護(hù)坡，下部采用貼坡排水防護(hù)；壩頂?shù)缆飞嫌蝹?cè)設(shè)0.5m高的C25混凝土安全擋墻。排水布置同主壩。

3.2 臥管封堵處理

因淤積堵塞，臥管及輸水涵洞不能正常運(yùn)行，目前修復(fù)困難較大?？紤]到可利用泄水閘向下游放水來替代放水臥管和涵洞，經(jīng)調(diào)洪計(jì)算，本次加固設(shè)計(jì)決定對現(xiàn)放水臥管和涵洞進(jìn)行封堵。

首先在放水涵洞出口處采用漿砌石墻體封堵，封堵時(shí)在墻體下部埋設(shè)一根直徑為75 mm的塑料濾水管；之后在臥管向放水涵洞內(nèi)灌注黏土漿；漿液濃度由稠到稀，反復(fù)輪灌，直到灌密實(shí)為止。

3.3 泄洪系統(tǒng)建筑物修復(fù)改造

水庫泄洪系統(tǒng)建筑物包括主壩泄水閘、泄水閘后導(dǎo)流明渠段及下游躍進(jìn)節(jié)制閘等部分。目前主壩泄水閘閘梁與閘墩連接鋼筋錨固失效，閘門關(guān)閉困難，閘門及啟閉設(shè)施銹蝕嚴(yán)重，啟閉運(yùn)用困難；主壩泄水閘下游泄水明渠段被沖毀；躍進(jìn)節(jié)制閘閘門和啟閉機(jī)已完全損壞，無法運(yùn)行，存在嚴(yán)重的防洪安全隱患。

為使閘門啟閉靈活，確保防洪安全，本次改造擬將現(xiàn)主壩泄水閘和躍進(jìn)閘的閘門及啟閉機(jī)按同型號予以更新。主壩泄水閘閘門尺寸PGZ1.5m×2.0m，配套啟閉機(jī)LQC-5A；躍進(jìn)閘閘門尺寸PGZ2.5m×2.5m，配套啟閉機(jī)LQ-8；閘門均采用平板鑄鐵閘門。

3.4 道路修建

樊村水庫管理站站址擬定在主壩右端的下游河岸坡上，為方便管理，擬修建進(jìn)站道路和壩頂巡查搶險(xiǎn)道路。

從機(jī)場大道經(jīng)主壩壩頂?shù)剿畮煜掠斡野兜姆逅畮旃芾碚?，全長326m。采用瀝青混凝土路面，路面凈寬7m。兩側(cè)路緣（平）石各寬30 cm，厚12 cm。路層結(jié)構(gòu)為水泥碎石穩(wěn)定層一層，厚20 cm；噴灑一層瀝青透油層；上鋪中式瀝青碎石連接層一層，厚5 cm；面鋪細(xì)粒式瀝青混凝土一層，厚3 cm。

通往水庫左岸兩座副壩的上壩巡查搶險(xiǎn)道路，全長1600m，路層采用泥結(jié)石路面結(jié)構(gòu)，路面凈寬3m。路層結(jié)構(gòu)為原土清表、整平、壓實(shí)，壓實(shí)度不小于0.96，鋪設(shè)厚度20 cm的泥結(jié)石路面，兩側(cè)路緣（平）石各寬30 cm，厚12 cm。

3.5 大壩觀測

大壩觀測項(xiàng)目有大壩表面變形觀測、滲流壓力觀測和滲流量觀測等，泄水閘觀測項(xiàng)目主要有水力觀測和變形觀測。

大壩表面變形觀測包括壩面沉降觀測和壩面水平觀測。觀測橫斷面共設(shè)2個(gè)，樁號分別為0+50，0+100。觀測縱斷面共設(shè)3個(gè)，上游壩坡正常蓄水位以上1個(gè)，下游壩肩1個(gè)，下游壩坡1個(gè)。大壩左岸每排測點(diǎn)兩端的延長線各布置一個(gè)起測基點(diǎn)。共12個(gè)，這些測點(diǎn)兼作水平位移和沉降位移觀測測點(diǎn)。在下游1～2 km范圍內(nèi)布設(shè)2個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)。

大壩滲流壓力觀測的目的是為了確定觀測斷面上的滲透壓力分布和浸潤線的位置。根據(jù)大壩實(shí)際情況，擬布置2個(gè)觀測斷面，樁號分別為0+50，0+100，每個(gè)觀測斷面布置3個(gè)觀測點(diǎn)，采用測壓管觀測，共設(shè)6個(gè)。

大壩滲流量觀測主要利用大壩下游壩腳的溝道匯集壩體滲水，采用三角堰法測量。

泄水閘觀測主要是在泄水閘進(jìn)口、出口段設(shè)水位標(biāo)尺，觀測泄水閘水位，測算泄水閘泄量。

4 結(jié)語

樊村水庫工程運(yùn)行至今，由于庫區(qū)淤積、庫容減少，壩體厚度沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，壩體滲漏，水庫一直帶病運(yùn)行，存在安全隱患。通過以上除險(xiǎn)加固措施，可消除大壩、泄洪系統(tǒng)等方面存在的安全隱患，確保水庫安全運(yùn)行，使其發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)效益的社會效益。