北甘泉水庫(kù)樞紐工程除險(xiǎn)加固綜述

田曉卿

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

北甘泉水庫(kù)樞紐工程除險(xiǎn)加固綜述

田曉卿

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

介紹了平順縣北甘泉水庫(kù)工程現(xiàn)狀，針對(duì)水庫(kù)運(yùn)行存在的主要問(wèn)題，提出對(duì)水庫(kù)大壩、溢洪道、輸水洞和交通橋進(jìn)行加固改造，改造完成后，有效消除了水庫(kù)的安全隱患，改善了原庫(kù)區(qū)附近的交通環(huán)境，并使水庫(kù)更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)灌溉生產(chǎn)，可為類似工程提供參考。

除險(xiǎn)加固；大壩；小型水庫(kù)

1 概況

北甘泉水庫(kù)位于平順縣苗莊鎮(zhèn)北甘泉村西南，東距平順縣城20km，處于平順、壺關(guān)兩縣交界處的海河流域濁漳河支流南大河上。多年平均降水量585.4mm，多年平均輸砂量4.65萬(wàn)t，是一座以防洪為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉的?。ㄒ唬┬退畮?kù)。

北甘泉水庫(kù)始建于1958年5月，1959年8月竣工。樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水洞等建筑物組成。水庫(kù)大壩為碾壓式均質(zhì)土壩，現(xiàn)狀壩頂高程951.40m，河床高程920.90m，壩高30.50m，壩頂長(zhǎng)130m，壩頂寬5.4m，壩頂未設(shè)防浪墻，大壩上游壩坡1∶2.5，為干砌石護(hù)坡，下游壩坡1∶2.5，為草皮護(hù)坡，壩基無(wú)防滲工程；原溢洪道位于庫(kù)區(qū)左側(cè)，溢洪道進(jìn)出口為開(kāi)挖土槽，控制段為漿砌石涵洞，無(wú)控制，涵洞進(jìn)口底高程為944.50m，洞長(zhǎng)19.5m，寬4m，高4.75m，設(shè)計(jì)最大泄量87m3/s；輸水洞位于大壩左岸，進(jìn)口底高程925.5m，進(jìn)口段為漿砌石臥管，庫(kù)區(qū)淤積面以上現(xiàn)有臺(tái)階式放水口20個(gè)，平面長(zhǎng)度26.6m，垂直高度9.3m，寬1.6m，孔徑0.3m，洞身段為漿砌石城門(mén)洞型涵洞，洞長(zhǎng) 122.55m，斷面尺寸（寬×高）0.5m×1.05m，輸水流量0.19m3/s。

2 存在問(wèn)題

大壩自建成運(yùn)行以來(lái)，進(jìn)行過(guò)兩次除險(xiǎn)加固，第一次為1962年冬季，在庫(kù)區(qū)左側(cè)開(kāi)設(shè)了溢洪道；第二次為1975年8月—1976年5月，對(duì)大壩進(jìn)行了加高培厚，加高厚度1m。

2010年11月進(jìn)行了北甘泉水庫(kù)安全鑒定，復(fù)核了大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算分析了大壩的滲透穩(wěn)定及壩坡穩(wěn)定，并對(duì)水庫(kù)其他問(wèn)題進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)，經(jīng)專家評(píng)審鑒定，大壩定為三類壩。

水庫(kù)目前存在的主要問(wèn)題有：水庫(kù)不滿足規(guī)范要求的300年一遇校核洪水標(biāo)準(zhǔn)；下游壩坡不滿足穩(wěn)定安全系數(shù)要求；大壩上游干砌石護(hù)坡?lián)p毀嚴(yán)重；無(wú)排水設(shè)施；無(wú)防浪墻；原溢洪道進(jìn)出口坍塌淤積嚴(yán)重，控制段涵洞過(guò)水能力不足，嚴(yán)重影響泄洪；輸水洞進(jìn)出口淤積；大壩無(wú)安全監(jiān)測(cè)設(shè)施。

3 樞紐工程布置及除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

3.1 大壩加固設(shè)計(jì)

大壩原設(shè)計(jì)為均質(zhì)碾壓土壩，壩高30.5m，壩頂長(zhǎng)130m，壩頂寬5.4m，壩頂高程951.40m。經(jīng)復(fù)核，大壩壩頂高程高于最高庫(kù)水位951.35m，因此大壩不需要加高，但下游壩坡不滿足穩(wěn)定要求，需培厚并將原設(shè)計(jì)邊坡調(diào)整為1∶2.75和1∶3.0，高程938.0m處設(shè)置2.5m寬的馬道，下游壩坡清除雜草并開(kāi)挖成臺(tái)階然后填筑土料，高程928.00m以下設(shè)貼坡排水。

大壩培厚后壩頂寬不變，壩頂采用砂石路面，厚15cm，路面橫坡2%，坡向下游側(cè)，以排除壩頂面積水。壩頂上游側(cè)設(shè)M7.5漿砌石防浪墻，墻頂高出壩頂0.9m，墻頂厚0.5m，頂高程952.30m。防浪墻基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，基底寬1.34m，伸入壩體1.6m。防浪墻每隔10m設(shè)一道伸縮縫，縫寬2cm，縫內(nèi)充填高密度聚乙烯閉孔板。壩頂下游側(cè)設(shè)M7.5漿砌石排水溝。

大壩原設(shè)計(jì)上游壩坡為干砌片石護(hù)坡，厚0.3m，護(hù)坡下部為0.25m厚砂礫料墊層?，F(xiàn)護(hù)坡破損嚴(yán)重，墊層被淘刷。設(shè)計(jì)將干砌石護(hù)坡及其墊層拆除，重新鋪設(shè)30cm厚的干砌石，下設(shè)30cm厚的砂礫石墊層，要求級(jí)配連續(xù)。護(hù)坡塊石料選用有較強(qiáng)抗冰凍能力和較高抗風(fēng)化能力的石料，厚度30cm。

大壩表面變形觀測(cè)包括壩面沉降觀測(cè)和壩面水平觀測(cè)。橫斷面共設(shè)3個(gè)，樁號(hào)分別為0+024，0+070，0+110。觀測(cè)縱斷面共設(shè)3個(gè)，分別在上游壩坡正常蓄水位以上947.0m高程，壩頂下游側(cè)944.0m高程，下游坡935.0m馬道外側(cè)分設(shè)1個(gè)。大壩兩岸每排測(cè)點(diǎn)的延長(zhǎng)線各布置一個(gè)工作基點(diǎn)和一個(gè)校核基點(diǎn)，共設(shè)測(cè)點(diǎn)12個(gè)，這些測(cè)點(diǎn)兼作水平位移和沉降觀測(cè)測(cè)點(diǎn)。

3.2 原溢洪道加固設(shè)計(jì)

原溢洪道泄洪涵洞原設(shè)計(jì)為無(wú)壓涵洞，但經(jīng)常有壓運(yùn)行，本次將涵洞內(nèi)襯30cm厚鋼筋混凝土改造為有壓過(guò)水涵洞，同時(shí)對(duì)涵洞底清淤，進(jìn)出口坍塌部分清除，陡岸坡按1∶0.75進(jìn)行削坡處理。

溢洪道由引渠段、控制段、泄槽段、消力池及海漫段組成。

溢洪道除海漫段采用鉛絲籠石外，其余各段均選用漿砌石結(jié)構(gòu)，并在控制段、泄槽段和消力池段的迎水面襯砌0.2m厚的C30混凝土進(jìn)行防護(hù)。引渠段長(zhǎng)24m，采用0.5m厚漿砌石護(hù)底護(hù)坡。

控制段長(zhǎng)43.3m，平底，矩形斷面，底寬10.0m，邊墻為重力式，高度4.4m，墻頂與壩面齊平，頂寬0.3m，墻背坡1∶0.5；底板與邊墻分離，混凝土襯砌厚度0.2m。

泄槽總長(zhǎng)107.51m，陡槽坡度1∶4.0，矩形斷面，底寬10.0m，邊墻為重力式，高度3.0～4.4m，墻背坡1：0.5。墻頂與壩面齊平，寬0.3m，底板厚0.5m，下設(shè)碎石墊層厚0.2m。邊墻及底板襯砌混凝土厚0.2m。

消力池長(zhǎng)47.20m，平底，底高程920.3m，矩形斷面，底寬10.0m，池深2.5m，邊墻與底板分離，邊墻為重力式擋土墻，墻高4.5～7.5m，墻頂寬0.3m，迎水面為直墻，墻背坡1∶0.5。消力池底板上游長(zhǎng)23m段厚1.6m，下游長(zhǎng)23m段厚0.6m。邊墻及底板襯砌混凝土厚0.2m。

為消除消力池段尾部剩余能量，在消力池以下設(shè)20.0m長(zhǎng)海漫段，采用鉛絲石籠對(duì)河床底部進(jìn)行防護(hù)。

為排除溢洪道底板下滲水和該段壩體下游滲水，在消力池底部設(shè)排水孔，呈梅花形布置，孔距、排距均為3m。溢洪道底板順?biāo)鞣较蚬苍O(shè)2道縱縫，垂直水流方向每10m設(shè)一道橫縫，縱、橫縫內(nèi)均設(shè)橡膠止水，縫內(nèi)填充聚乙烯閉孔板。泄槽段縱、橫縫下設(shè)直徑100mm排水花管，外包無(wú)紡布。

3.3 輸水洞加固設(shè)計(jì)

輸水洞進(jìn)口臥管下部淤積，上部基本完好，僅蓋板損壞丟失；洞身段結(jié)構(gòu)完好、出口段淤積。加固設(shè)計(jì)對(duì)輸水洞進(jìn)出口及洞身段清淤，更換臥管蓋板，并配備手搖卷?yè)P(yáng)機(jī)，人工輔助啟閉蓋板。出口延長(zhǎng)漿砌石涵洞至壩下游坡腳外，后接輸水渠道。

3.4 交通橋設(shè)計(jì)

交通橋位于溢洪道控制段，以聯(lián)通原左岸上壩公路，交通橋采用預(yù)應(yīng)力空心板橋，橋面為厚50cm的C30預(yù)應(yīng)力混凝土板，上設(shè)15cm厚混凝土鋪裝層。交通橋?yàn)閱慰?，跨?0m，兩側(cè)設(shè)C25混凝土橋臺(tái)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)北甘泉水庫(kù)大壩、溢洪道、輸水洞及交通橋的加固改造，消除了水庫(kù)原來(lái)的安全隱患，改善了原庫(kù)區(qū)附近的交通狀況，為當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)灌溉做出了重要的貢獻(xiàn)。

TV697.3

C

1004-7042（2011）09-0051-02

田曉卿（1980-），男，2003年畢業(yè)于太原理工大學(xué)水利水電工程專業(yè)，工程師。

2011-07-17；

2011-08-22