病險(xiǎn)水庫(kù)加固設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及改善對(duì)策

□（彰武縣水利技術(shù)推廣中心站）

病險(xiǎn)水庫(kù)加固設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及改善對(duì)策

□馬玉新（彰武縣水利技術(shù)推廣中心站）

為加強(qiáng)病險(xiǎn)水庫(kù)治理與加固工作，以彰武縣長(zhǎng)坨子水庫(kù)為研究對(duì)象，分析水庫(kù)加固現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)壩高明顯沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，存在嚴(yán)重安全隱患，輸水洞已經(jīng)無(wú)法正常運(yùn)行。經(jīng)過(guò)計(jì)算，在水庫(kù)加固中，修整土壩，上游邊坡為1∶3，下游邊坡為1∶2.50，主壩長(zhǎng)度660 m，副壩設(shè)計(jì)修建護(hù)坡長(zhǎng)度750 m，同時(shí)新建棱體排水體，加固輸水洞，確保水庫(kù)的正常功能。

病險(xiǎn)水庫(kù)；加固；排水體；溢洪道

0 前言

中國(guó)中小型水庫(kù)多建設(shè)在20世紀(jì)50年代以后，受到當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)條件的限制，整體質(zhì)量不高，隨著長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，開(kāi)始出現(xiàn)多種病險(xiǎn)。長(zhǎng)坨子水庫(kù)位于平原區(qū)，水庫(kù)區(qū)范圍未見(jiàn)有大的構(gòu)造發(fā)育，屬于綜合利用的小型水庫(kù)，水庫(kù)已經(jīng)運(yùn)行10多年，由于多種原因，存在安全隱患，有必要進(jìn)行全面加固處理。

1 水庫(kù)基本情況

長(zhǎng)坨子水庫(kù)位于彰武縣城東北部，興隆山鄉(xiāng)長(zhǎng)坨子村，省道彰康公路上游0.62 km，屬養(yǎng)息牧河流域地河水系，原設(shè)計(jì)最大庫(kù)容201.61萬(wàn)m3，是一座小型水庫(kù)。水庫(kù)控制流域面積28 km2，壩址以上控制河流長(zhǎng)度8.70 km，河道平均比降2.44‰。水庫(kù)現(xiàn)有2座溢洪道，分別建于1993年和2001年（1993年修建的稱(chēng)第一溢洪道，2001年修建的稱(chēng)第二溢洪道）。2座溢洪道結(jié)構(gòu)形式基本一致，均為寬頂堰流型式，

長(zhǎng)坨子水庫(kù)是一座以防洪、灌溉為主，兼顧養(yǎng)魚(yú)、旅游等綜合利用的小型水庫(kù)，有效灌溉面積0.13萬(wàn)hm2，養(yǎng)魚(yú)水面821.70 hm2，可保護(hù)下游0.33萬(wàn)hm2耕地和縣城內(nèi)5萬(wàn)人口生命財(cái)產(chǎn)安全，以及省道彰康公路、遼寧移動(dòng)通訊光纜、縣經(jīng)濟(jì)工業(yè)園區(qū)和沈通高速公路的安全運(yùn)行，是一座綜合利用的小型水庫(kù)。

2 存在問(wèn)題

水庫(kù)主要建筑物為大壩、溢洪道和輸水洞。大壩為均質(zhì)土壩，由主壩和副壩組成。主壩上游坡比為1∶1.50，下游坡比為1∶2.50。水庫(kù)現(xiàn)有2座溢洪道，除堰前進(jìn)口及堰后漸變段側(cè)墻為漿砌石結(jié)構(gòu)外，其余均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。水庫(kù)有東西2座輸水洞，均為壩下埋涵式，洞體斷面為矩形，寬×高=0.80 m×1.00 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

長(zhǎng)坨子水庫(kù)興建至今，由于歷史原因和運(yùn)用中的多種因素影響，存在問(wèn)題較多，經(jīng)過(guò)維修、加固、擴(kuò)建，現(xiàn)第二溢洪道工程運(yùn)行良好，無(wú)嚴(yán)重問(wèn)題，其他工程問(wèn)題較嚴(yán)重。嚴(yán)重威脅著下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，以及省道彰康公路、遼寧移動(dòng)通訊光纜、縣經(jīng)濟(jì)工業(yè)園區(qū)和沈通高速公路的安全運(yùn)行。主壩：壩頂高低不平，高程沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求；副壩壩坡嚴(yán)重缺土，存在著嚴(yán)重的安全隱患；主、副壩上游護(hù)坡石經(jīng)過(guò)多年的凍融循環(huán)，風(fēng)化破損嚴(yán)重，大部分壩面無(wú)反濾層，壩體土流失，需及時(shí)維修，還有730 m長(zhǎng)段沒(méi)有護(hù)坡；下游壩腳處沒(méi)有排水體，要修建排水體。第一溢洪道已壞，不能正常泄洪，第二溢洪道泄量不足，進(jìn)入主汛期水庫(kù)隨時(shí)有漫頂、垮壩的危險(xiǎn)。輸水洞已不能正常運(yùn)行，嚴(yán)重危害大壩安全運(yùn)行。

3 水庫(kù)加固設(shè)計(jì)處理對(duì)策

修建溢洪道、輸水洞時(shí)要修建圍堰，根據(jù)水利部發(fā)布的《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》，確定本次圍堰工程級(jí)別為5級(jí)，洪水標(biāo)準(zhǔn)為5 a一遇。圍堰采用土圍堰，邊坡采用1∶1.50。

3.1 壩體加固方案

根據(jù)大壩實(shí)測(cè)結(jié)果，設(shè)計(jì)主壩標(biāo)準(zhǔn)斷面為∶壩高4 m，壩頂寬4 m，壩頂高程按規(guī)范《SL274-2001》計(jì)算，Y=R+e+A= 0.91+0.03+0.30=1.24 m，主壩壩頂高程=89.49+1.88=91.37 m，副壩壩頂高程=89.49+1.70=91.19 m。校核洪水位主壩壩頂高程=90.06+1.24=91.30 m，副壩：壩頂高程=90.06+1.10= 91.16 m。

主壩壩高4 m，壩頂寬4 m，上游坡比為1∶3，下游坡比為1∶2.50，上游采用干砌塊石護(hù)坡，下游為草皮護(hù)坡，設(shè)計(jì)壩頂高程為90.67 m，防浪墻頂高程為91.37m，壩腳設(shè)排水體，排水體高1.50 m，內(nèi)坡為1∶1，外坡為1∶1.50，頂寬1.50 m。副壩壩高3.43 m，壩頂寬3.00 m，上游坡比為1∶2.80，下游坡比為1∶2.80，上游采用干砌塊石護(hù)坡，下游為草皮護(hù)坡，設(shè)計(jì)壩頂高程為90.67 m，防浪墻頂高程為91.19 m，設(shè)計(jì)取副壩防浪墻頂與主壩一致即為91.37 m，壩腳不設(shè)排水體。

主壩設(shè)計(jì)為30 cm干砌塊石護(hù)坡，護(hù)坡石下鋪設(shè)20 cm碎石墊層和10 cm粗砂墊層。主壩全部護(hù)坡，長(zhǎng)度660 m，總護(hù)坡面積6 200 m2。副壩設(shè)計(jì)為30 cm干砌塊石護(hù)坡，護(hù)坡石下鋪設(shè)20 cm碎石墊層和10 cm粗砂墊層。副壩護(hù)坡至上游庫(kù)區(qū)地面高程為89 m處，設(shè)計(jì)修建護(hù)坡長(zhǎng)度750 m，剩余510 m由于水深較淺，風(fēng)浪淘刷影響較小，故不進(jìn)行護(hù)坡，總護(hù)坡面積6 500 m2。

3.2 溢洪道加固設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)拆除第一溢洪道，在原址新建凈寬6 m的溢洪道，分兩孔，每孔凈寬3 m，進(jìn)口底高程與第二溢洪道一致為87.49 m；維修第二溢洪道。

設(shè)計(jì)溢洪道的基本數(shù)據(jù)：凈寬6 m，分2孔；漸變段長(zhǎng)12.60 m，起始斷面寬6.80 m，末端寬4.40 m，坡比為1/15，側(cè)墻高由3.18 m降至2.80 m；陡坡及懸槽段長(zhǎng)32.40 m，寬4.40 m，坡比為1/50，側(cè)墻高由2.80 m降至2 m；溢洪道泄量Q=40.02 m3/s，堰頂高程87.49 m。懸槽段基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)，根據(jù)本地區(qū)50 a來(lái)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)樁基長(zhǎng)20 m，直徑為φ0.80 m，樁間距6 m，兩排，共6根。第二溢洪道：設(shè)計(jì)對(duì)樁基礎(chǔ)剝蝕段外包，長(zhǎng)度5 m，外包后直徑達(dá)1 m，加固樁基礎(chǔ)6根。

3.3 輸水洞加固方案

洞頂填土高度H=2.12 m，浸潤(rùn)線距壩頂高度H1=1.56 m，壩體為砂壤土，飽和容重r飽=19.71 kN/m3，濕容重r濕= 18.53 kN/m3，浮容重r浮=10.29 kN/m3。土壤水下內(nèi)摩擦角φ水下=19°?；炷翗?biāo)號(hào)為C25，抗凍標(biāo)號(hào)為F200。涵洞尺寸：凈高h(yuǎn)m=1 m，凈寬B=1 m。在結(jié)構(gòu)計(jì)算前，初估涵洞頂板及側(cè)墻的厚度h為0.25 m，底板厚度h1為0.35 m。

按無(wú)壓涵洞設(shè)計(jì)，第三種荷載組合情況（即庫(kù)水位為正常高水位，閘門(mén)關(guān)閉，洞內(nèi)無(wú)水的情況。）涵洞頂板的荷載q1=［r濕H1+r飽（H-H1）］×b=39.58 kN/m。涵洞側(cè)墻的荷載：作用在涵洞側(cè)墻上的有外水壓力和土壓力，并按照梯形考慮。水平壓力總和P1=W1+E1=6.71+18.11=24.82 kN/m；P2= W2+E2=19.45+24.92=44.37 kN/m。底板上的荷載q2=q1+q自=39.58+33.64=73.22 kN/m。

重新修建東、西兩側(cè)輸水洞，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，洞徑1 m×1 m，進(jìn)口高程為87.30 m，重新設(shè)置鋼閘門(mén)，更換啟閉機(jī)。

4 結(jié)語(yǔ)

水庫(kù)病險(xiǎn)主要集中體現(xiàn)在溢洪道排水問(wèn)題、壩體安全、輸水隧洞方面，因此在加固設(shè)計(jì)中，需要著重從這幾方面考慮，認(rèn)真勘察水庫(kù)實(shí)際病險(xiǎn)，采取相應(yīng)的解決措施。在加固過(guò)程中，需要做好安全兼顧設(shè)施，同時(shí)與運(yùn)行管理部門(mén)建立良好的關(guān)系，保證水庫(kù)能夠長(zhǎng)期發(fā)揮效益。

［1］伍麒衛(wèi).病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固現(xiàn)狀分析及對(duì)策［J］.低碳世界，2016，（4）：74-75.

［2］沈承芳.病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固現(xiàn)狀分析及對(duì)策［J］.中華民居（下旬刊），2013，（8）：330-331.

［3］劉成君.病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固現(xiàn)狀分析及對(duì)策［J］.河南水利與南水北調(diào)，2014，（22）：41-42.

［4］常秋峰.漢中市小型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中存在的主要問(wèn)題與對(duì)策建議［J］.陜西水利，2012，（4）：70-71.

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1673-8853（2017）01-0064-02

2016-11-15

（編輯：左英勇）

馬玉新（1967-），女，高級(jí)工程師，主要從事水利工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)等工作。