探究北票市小型病險水庫加固原因

馬自學(xué),姚麗紅

(1.遼寧省北票市水利勘測設(shè)計隊,遼寧北票 122100;2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院,沈陽 110122)

為實現(xiàn)中央提出的在2008年開始3a內(nèi)完成重點小(1)型病險水庫除險加固任務(wù)的目標(biāo),北票市水務(wù)局委托北票市水利勘測設(shè)計隊在 2005年完成北票市小(1)型水庫普查的基礎(chǔ)上,已于 2007年依據(jù)《水庫大壩安全鑒定辦法》水管[1995]8號文件及《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》(S L 258-2000)的規(guī)定進行安全評價,完成了小(1)型水庫大壩安全綜合評價和大壩安全鑒定工作,并在 2008年完成我市的東山嘴水庫、喇嘛營水庫、黃土坎水庫、二道溝水庫、石門子水庫、大營子水庫等六座病險小(1)型水庫的除險加固工程初步設(shè)計報告。遼寧省水利工程建設(shè)技術(shù)審核中心于 2008年 8月完成了對東山嘴水庫除險加固工程初步設(shè)計的審查,核定工程造價為 481.44萬元。其余 5座按照規(guī)劃加固的順序正在審核中。現(xiàn)就我市小(1)型病險水庫加固原因進行認真研究,深入探索總結(jié)如下,供大家參考:

1 防洪標(biāo)準(zhǔn)低

北票市小(1)型水庫均建設(shè)于 20世紀(jì) 70年代初期,原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是20 a一遇,校核標(biāo)準(zhǔn)是200 a一遇。水庫的集水面積都較小,所在的流域均沒有水文資料,水庫本身也無水文觀測資料,屬于小流域設(shè)計洪水推求。本次加固設(shè)計依據(jù)1998年遼寧省水文水資源勘測局出版的《遼寧省中小河流(無資料地區(qū))設(shè)計暴雨洪水計算方法》中的推理公式法進行計算復(fù)核水庫的設(shè)計洪水成果,推求設(shè)計洪水過程線。經(jīng)計算實際壩頂高程均高于校核洪水位加上(《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(S L 252-2000)中的永久性擋水建筑物安全加高)0.6 m,故該水庫壩頂高程滿足規(guī)范要求;水庫壩體其黏土心墻防滲體頂高程均在設(shè)計靜水位加超高(《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(S L 252-2000)中的永久性擋水建筑物安全加高)0.6 m以下,又低于校核洪水位,故防滲體頂高程不滿足規(guī)范要求;又因防浪墻與壩體防滲體頂沒有緊密結(jié)合,與心墻之間存在隔離層,高于心墻頂?shù)暮樗嬖诼┧目赡?不滿足規(guī)范要求。因此北票市小(1)型水庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)低,需要進行加固。

2 土壩壩體邊坡不穩(wěn)定

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(S L 252-2000)水庫的防洪標(biāo)準(zhǔn),北票市屬低山丘陵區(qū),水庫大壩擋水高度均高于15 m,且上下游最大水頭差均 ＞10m,故應(yīng)按山區(qū)、丘陵區(qū)土石壩確定洪水標(biāo)準(zhǔn),按30 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,按300a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核。根據(jù)大壩現(xiàn)狀的實際運行條件、土壩土料計算指標(biāo)和水位參數(shù),以及《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(S L 274—2001)中的相關(guān)規(guī)定,計算工況在正常運用條件(正常高水位、設(shè)計洪水位、庫水位在壩高 1/3處、庫水位由設(shè)計洪水位降至死水位四種)和非常運用條件(校核洪水位、校核洪水位降落至死水位、正常運用遇 7°地震共 3種)下的穩(wěn)定計算,邊坡穩(wěn)定計算采用中國水利水電科學(xué)研究院的《土石壩邊坡穩(wěn)定分析程序(S T A B 95)》計算。通過計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)計算安全系數(shù)中有小于規(guī)范允許的安全系數(shù)的情況,說明土壩壩體邊坡不穩(wěn)定,所以土壩壩體的邊坡需要加固。

3 金屬結(jié)構(gòu)不安全

通過現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)輸水洞工作及檢修閘門的操作室破損嚴(yán)重;水庫金屬結(jié)構(gòu)為輸水洞進口閘門和啟閉設(shè)備,啟閉機年久失修,不能正常工作;工作閘門及檢修閘門漏水嚴(yán)重。閘門多年失修,磨損銹蝕嚴(yán)重?zé)o法正常使用,影響供水工程的正常運用。

4 其它原因

北票市小(1)型水庫建成使用時間均超過30 a,還普遍存在以下問題:壩體壩面沉陷破損;溢洪道邊墻高度低,底板損毀嚴(yán)重,溢洪道進口水流條件不好,出口沒有修建消能防沖設(shè)施和尾水堤;輸水洞進口淤積,出口消力池漏水,影響工程輸水。

5 水庫除險加固方案

針對北票市小(1)型水庫存在的病險情況,提出本次水庫除險加固方案。

5.1 壩體加固方案

壩頂位置及寬度保持不變,迎水坡由上至下變?yōu)?1∶2.25和 1∶2.5,采用加大一級壩坡,二級壩坡采取拋石護坡的方式;背水坡坡比由上至下變?yōu)?1∶2.0和 1∶2.25,采用加大一級壩坡,二級壩坡亦培厚。黏土心墻頂高程澆筑加高至校核洪水位,采用鋼筋混凝土(C 20)結(jié)構(gòu),拆除重建防浪墻,使心墻與防浪墻結(jié)合緊密,迎水坡重新設(shè)置反濾層和塊石護坡;背水坡采用碎石護坡,壩腳設(shè)置棱體排水。

5.2 溢洪道加固方案

溢洪道原底板鋼筋混凝土拆除重建;邊墻高度不滿足的部分,在風(fēng)化破損巖面開挖成 1∶0.1邊坡后,采用風(fēng)鉆鉆孔2 m深1m間距梅花形砂漿錨桿錨固,在縱橫向配置均為Ф12@25 c m鋼筋網(wǎng)后,采取5 c m厚巖石面噴漿處理。挑流鼻坎下游側(cè)河道設(shè)置石籠護底,比降采用 9‰,與下游河道相連;為防至尾水淘刷壩腳,壩體側(cè)設(shè)置石籠導(dǎo)流壩。

5.3 輸水洞加固方案

輸水洞進口設(shè)置龍?zhí)ь^(圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))與原有輸水洞連接,由M10漿砌塊石承起。啟閉機室拆除重建,棧橋和出口消力水池維修。更換啟閉設(shè)備和更新兩道閘門。

[1] 袁作新,等.水力計算[M].武漢:湖北科學(xué)技術(shù)出版社,1992.