中小型病險水庫存在問題及除險加固措施

□丁 艷 □黃 珂（中牟縣水務局）

□紀淑慶（靈寶市黃河河務局）

1.工程概況

該水庫自然集雨面積0.08 km2，蓄水主要以自然集雨區(qū)徑流囤蓄。壩址以上主河道長0.32 km，河槽比降164.1‰，原設計總庫容20.60萬m3，有效庫容18.60萬m3，死庫容2萬m3。大壩下游影響人口約900多人，耕地46.7 hm2。1973年工程竣工并投入運行使用，是一座以灌溉為主，兼有防洪、供水、養(yǎng)殖等綜合效益的?。?）型水庫。

該水庫大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高25 m，壩頂高程654.70 m，壩頂寬3.5 m，大壩全長112 m。大壩上游壩坡實測坡比1:2.2，下游壩坡為兩級，實測坡比自上而下分別為1：0.91、1：1.25，上下游壩坡均為草皮護坡，下游無排水設施；溢洪道位于大壩左側(cè)，為正堰進口溢洪道，堰頂寬2.5 m，堰頂高程653.20 m，側(cè)墻及底板均采用漿砌石襯砌，溢洪水流經(jīng)消能后泄入下游河道；放水管位于大壩右岸，屬砌石無壓平涵，梯級臥管取水。涵洞尺寸0.6 m×0.6 m。放水洞底坎高程634.70 m，最大放水流量0.15 m3/s。

2.工程存在的問題

總體而言，樞紐總體布置比較合理，大壩頂多處輕微縱向裂縫、縫寬0.2～1cm，大壩內(nèi)坡迎水面出現(xiàn)縱向裂縫，寬0.5～3 cm，有內(nèi)滑坡跡象；大壩內(nèi)坡襯砌及壩坡?lián)p壞嚴重，影響大壩安全；大壩外坡較陡，排水系統(tǒng)不規(guī)范，沒有貼坡排水系統(tǒng)和坡面排水溝；溢洪道泄洪能力不足，遇特大暴雨有漫決危險；壩頂未硬化已嚴重破壞，雨天有積水隱患且不利于防汛巡查；2003年大壩外坡表層曾發(fā)現(xiàn)白蟻，經(jīng)專業(yè)處理后近幾年未再發(fā)現(xiàn)，需專業(yè)調(diào)查并防治。

3.除險加固的設計依據(jù)及設計原則

水庫除險加固設計的主要依據(jù)一般是：國家及行業(yè)有關的相關規(guī)程；水庫安全鑒定報告及審批部門的鑒定意見；水庫原設計文件以及與本工程有關的文件、資料等。

水庫除險加固設計按照原工程任務、原工程規(guī)模及原設計標準進行除險加固設計，也就是“三原”原則。如果個別水庫確實需要改變工程任務、工程規(guī)模及設計標準的則需作充分論證。在水庫的除險加固設計過程中首先應達到工程除險的目的，同時也要合理的控制工程投資。

雖然土石壩是常見的壩型，但是其工程情形復雜，材料等條件多變，并且各項具體的除險加固方法很多，這些方法都有其特定的適用范圍和局限性。因此，對每一工程病害都應進行仔細的分析。應從實際工程病害情況出發(fā)，結(jié)合除險加固要求(包括加固后工程應達到的各項指標、加固范圍、加固進度等)、工程費用以及材料來源等各方面進行綜合考慮。確定土石壩加固方案時,應根據(jù)工程病害的具體情況對幾種加固方法進行技術、經(jīng)濟、施工等比較，選擇技術上可靠，經(jīng)濟上合理，且能滿足施工要求的除險加固方案。

4.工程的除險加固設計

4.1 擋水建筑物的設計

根據(jù)水庫保護對象及其重要性，參照有關規(guī)范，確定該水庫的工程等別為Ⅴ等，主要建筑物工程級別為5級。

該土石壩的壩頂寬度為3.5 m,根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》SL274-2001、《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則》SL189-96和《水利工程水利計算規(guī)范》SL104-95的有關規(guī)定,考慮工程構(gòu)造、安全、防汛搶險、交通、新農(nóng)村建設等需要,設計加寬壩頂至5 m，并以泥結(jié)碎石硬化，路面寬4 m，厚10 cm，以2%橫向坡度由上游側(cè)向下游側(cè)傾斜,在壩頂加設0.3 m防浪墻，壩內(nèi)坡采用干砌石防護。干砌石厚度30 cm，基礎采用拋石體壓腳，為頂寬2 m、高2 m的平行四邊形。砌石下鋪15 cm砂礫石墊層，再下層鋪設0.5 mm厚的復合土工膜（兩布一膜），護砌到壩頂路面高程654.70 m。坡面兩側(cè)及壩肩部位設M7.5漿砌石護邊或壓頂，尺寸均為0.5 m×0.6 m（寬×高）。

大壩外坡培厚至1：2.5，設計馬道寬2 m，位于壩腳堆石排水棱體以上644.70 m高程處。坡面采用干砌石護砌，干砌石厚度30 cm，干砌石下鋪15 cm砂礫石墊層，再下層鋪設350 g/m2的無紡土工布，護砌至654.70 m高程。排水溝布置于654.70 m高程以下至排水棱體間的下游壩坡四周及馬道內(nèi)側(cè)，相互貫通，兩側(cè)均與下游河道貫通，內(nèi)徑均為0.3 m×0.3 m，壁厚0.3 m，M7.5漿砌石水泥砂漿抹面結(jié)構(gòu)。

加固前上游壩坡 1：2.2，下游壩坡 1：0.91、1：1.25，根據(jù)大壩形狀、土質(zhì)及損壞情況，進行滲流分析,抗滑穩(wěn)定分析，認為不滿足相關要求；本次設計大壩游壩坡襯砌且鋪設防滲土工膜，壩頂硬化，下游壩坡培厚修筑貼坡排水反濾層、排水溝等，工程實施后可消除壩體滲漏及裂縫隱患，因此不再進行滲透穩(wěn)定計算。

4.2 泄水建筑物的設計

水庫洪水標準按20年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核。經(jīng)復核，校核水位時溢洪道最大泄量為2.43 m3/s，而其最大允許泄量為2.73 m3/s，故現(xiàn)溢洪道過洪能力在遇設計標準洪水時不能滿足規(guī)范要求，為保證大壩防洪安全，設計在壩頂加設0.3 m高防浪墻。

4.3 放水建筑物的設計

現(xiàn)狀放水設施為梯級式斜臥管，漿砌條石結(jié)構(gòu)，漏水嚴重，放水時需人工下水開啟放水孔，有人身安全風險，運行極為不便，本次擬改造成折懸臂閘門表層放水斜臥管。工作水深18.5 m，分6級，每級最大水頭3 m，臥管為方形，斷面尺寸為0.4 m×0.5 m（寬×高），側(cè)墻厚0.15 m，底板厚0.4 m，底板坡度為1：2。放水孔為圓形，直徑為0.6 m，孔口垂直。底板采用C20現(xiàn)澆混凝土，蓋板和邊墻采用C20現(xiàn)澆鋼筋混凝土，邊墻采用M7.5漿砌條石。放水設備控制采用0.8 m×0.8 m鑄鐵閘門，8t手動葫蘆啟閉。

4.4 其它

由于該大壩2003年外坡表層曾發(fā)現(xiàn)白蟻，經(jīng)專業(yè)處理后近幾年未再發(fā)現(xiàn)，需專業(yè)調(diào)查并防治。白蟻治理一般采用如下措施：一是開溝截路取巢，通過開溝來截斷壩體上的蟻巢，分析判斷選出主蟻巢，追挖主管槽取出巢體，填實巢穴；二是用白蟻預防藥劑，進行大壩表層處理；三是設置土隔墻，堵斷穿壩蟻道的形成，以免山丘白蟻對大壩產(chǎn)生蔓延危害。

5.結(jié)語

通過分析該工程的隱患所在，依據(jù)規(guī)范及標準對大壩進行滲流分析及穩(wěn)定分析，對壩體尺寸進行重新設計，經(jīng)過比較論證,加固方案選擇合理，在節(jié)省投資、使用方便等方面達到了和諧的統(tǒng)一。工程加固后至今運行良好，實踐證明其所采取的除險加固措施取得了較好效果，值得推廣。

[1]王世夏.水工設計的理論和方法[M].北京：中國水利水電出版社，2000.

[2]孫繼昌.中國水庫大壩安全管理[J].中國水利，2008（20）:10-14.