燈塔水庫除險加固工程設(shè)計

栗軍奇

（中國水電工程顧問集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計研究院 貴州貴陽 550081）

1 工程概況

燈塔水庫位于貴州省余慶縣大烏江鎮(zhèn)銀壩村半坡村民組境內(nèi)，地理位置為東經(jīng)107°42′15″，北緯27°28′44″。水庫大壩距離余慶縣城83km，距離鄉(xiāng)村公路約0.5km。該工程于1956年動工修建，1958年完工投入使用，1994年對大壩溢洪道進(jìn)行了擴寬，2007年完成大壩安全復(fù)核報告。復(fù)核后的結(jié)果為該水庫壩址以上流域面積0.475km2，水庫總庫容11.19萬m3，校核洪水位（200年一遇）799.21m，正常蓄水位798.0m，對應(yīng)庫容7.5萬m3，死水位792.98m，對應(yīng)死庫容0.3萬m3。屬?。?）型水庫。

擋水建筑物為均質(zhì)土壩，壩頂高程800m，最大壩高8.16m，壩頂寬7.2m，壩頂長34.6m。溢洪道位于大壩右岸，為無堰開敞式溢洪道，溢流凈寬4.0m，進(jìn)口控制高程798.00m，全長43.33m。有一個底孔放水涵洞位于右壩段，漿砌石箱涵，斷面為40cm× 60cm，洞長41.93m，進(jìn)口設(shè)直徑為Ф300mm的雙向轉(zhuǎn)動閘門，出口底板高程792.98m。

水庫1958年建成蓄水后，大壩壩基滲水,在距壩腳下游21 m處有一集中出水點，經(jīng)2007年3月11日現(xiàn)場測算其水量為1.2 L/s(庫水位794.98m), 滲漏量隨庫水位的升降而增減，并有逐年增大的趨勢，據(jù)調(diào)查當(dāng)庫水位在正常水位時其出水量為5.0L/s。

2 水庫存在主要問題及處理措施

2.1 水庫存在的主要問題

（1）壩頂沒有防浪墻，大壩壩頂高程不滿足規(guī)范要求，防洪能力不滿足規(guī)范要求，不能安全下泄20年一遇的設(shè)計洪水和200年一遇的校核洪水；

（2）大壩壩基滲水，在距壩腳下游21 m處有一集中出水點；

（3）上游壩坡破損嚴(yán)重，大壩岸坡局部出現(xiàn)垮塌，上游壩坡沒有護(hù)坡，不滿足要求；

（4）溢洪道墻身和底板損壞嚴(yán)重，抗沖能力差，下游無消能設(shè)施，直接威協(xié)大壩和下游的安全；

（5）大壩放水涵洞進(jìn)口段存在滲漏，不利于大壩安全，進(jìn)口雙向轉(zhuǎn)動閘門已經(jīng)損壞且無啟閉設(shè)備，不能正常運行；

（6）管理設(shè)施不完善，無管理用房，管理機構(gòu)運行不正常；

（7）進(jìn)庫公路不滿足要求，跨溢洪道的交通橋需改造；

（8）無監(jiān)測設(shè)施和觀測設(shè)施（見圖1）。

2.2 除險加固設(shè)計方案

2.2.1 大壩

根據(jù)對大壩安全超高的復(fù)核計算結(jié)果及現(xiàn)狀壩體的體型情況可知：壩體滲流穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求，壩體穩(wěn)定滿足規(guī)范要求，溢洪道泄洪不滿足規(guī)范要求，說明現(xiàn)狀壩體及溢洪道不滿足運行的要求。上游坡侵蝕嚴(yán)重不規(guī)則、無護(hù)坡，下游坡不規(guī)則無護(hù)坡，上游無防浪墻，壩體下游側(cè)有滲水，需要進(jìn)行 整治。壩高維持原壩高 799.5m不變，上游坡修整為1∶2.4，用土工膜防滲，六面體護(hù)坡；壩頂寬度5m，路面為20cm泥結(jié)碎石路面；壩前設(shè)防浪墻，墻高 1.0m；下游坡修整為 1∶2.4，C15混凝土框架護(hù)坡，坡腳做排水棱體；左右岸岸邊設(shè)排水溝與引水渠相接；壩體及壩肩采用帷幕灌漿防滲。溢洪道拆除原漿砌石渠道，修建新的溢洪道，調(diào)整泄槽坡度為 0.15，泄槽寬度全部調(diào)整為 4m，采用跌坎消能，出口設(shè)消力池（見圖2）。

圖1 水庫現(xiàn)狀平面布置

2.2.2 溢洪道

對現(xiàn)狀溢洪道進(jìn)行改造加固。開挖左側(cè)邊墻以擴寬溢洪道，擴挖后的溢洪道底寬 4.0m。從交通橋到樁號0+26.13右側(cè)邊墻兼做改造公路擋土墻，高度約4.0m，寬度1.2m。左側(cè)邊墻高度1.2m，寬度 0.5m；樁號 0+26.13～0+36.12為轉(zhuǎn)彎段，轉(zhuǎn)彎半徑 20m，轉(zhuǎn)角 66.49°，0+36.12樁號彎道橫向水面差達(dá)到 1.35m，平均水深 0.19m，再加上安全超高 0.5m，右側(cè)邊墻高度達(dá)到 2.0m，故樁號0+26.13～0+36.12右邊墻高度由4.0m漸變到2.0m。左側(cè)邊墻高度1.2m，寬度均為0.5m。左右側(cè)邊墻垂直，漿砌石砌筑，并在左側(cè)邊坡上布置 φ22間排距 1.5m×1.5m、L=4.5m的錨桿。支護(hù)后的溢洪道不抬高大壩溢洪道進(jìn)口，需將溢洪道底板向下開挖20cm，底板澆筑20cm厚C20混凝土。溢洪道出口段修筑臺階消能設(shè)施，底板厚度 20cm，消能臺階高度 50cm，寬度 50cm，采用C20混凝土澆筑。溢洪道泄槽段末端接消力池，寬度4m，長度6m，深0.35m，采用混凝土襯砌，厚度 0.5m。為保證溢洪道整體的防滲能力，在支護(hù)后的溢洪道邊墻上采用 M10砂漿抹面，厚度3cm（見圖3）。

圖3 溢洪道除險加固設(shè)計

2.2.3 輸水設(shè)施

大壩放水涵洞布置在右壩段溢洪道左側(cè)，埋設(shè)于壩體內(nèi)，由漿砌石砌筑構(gòu)成，斷面寬0.4m，高0.6m，出口高程為792.98m，管長32m。進(jìn)口設(shè)Ф300雙向轉(zhuǎn)動閘門，放水閘銹蝕嚴(yán)重，封閉不嚴(yán)存在漏水，啟閉設(shè)備簡易。

先對涵洞洞身進(jìn)行檢查，有破損踏空部位應(yīng)及時回填修復(fù)。拆除涵洞進(jìn)口閘門，在放水涵洞內(nèi)布設(shè)DN300的PE管供水，由于壩體培厚，現(xiàn)有的放水PE管長46.45m，用砂漿回填PE管和放水箱涵之間的間隙，并進(jìn)行回填砂漿。在大壩下游安裝DN300的閘閥2個，壓力等級0.5MPa，控制放水管泄流，在下游新建閘閥控制室，面積為 12m2的磚砌體結(jié)構(gòu)。水庫運行中根據(jù)淤沙情況及時對放水涵管進(jìn)口進(jìn)行清淤處理。

2.2.4 防滲

對壩體上游面采用土工膜全斷面鋪設(shè)防滲，在鋪設(shè)土工膜的邊緣設(shè)置蓋帽混凝土或封邊混凝土，蓋帽混凝土兼作灌漿平臺和固結(jié)土工膜邊緣用，復(fù)合土工膜頂端應(yīng)鋪設(shè)至壩頂防浪墻底高程，與壩頂防浪墻體固結(jié)，封邊混凝土沿壩面邊緣的山體延伸至壩頂，混凝土斷面尺寸為厚1.5m的直墻，壩體前緣段以及壩面兩側(cè)的混凝土均應(yīng)深入山體內(nèi)，且伸入巖體不小于 0.5m，澆筑混凝土墻時，每隔 10m留一條施工縫，防止墻體發(fā)生不均勻沉降，伸縮縫采用寬40cm的定型橡膠止水。

受原施工條件、施工設(shè)備以及施工工藝等因素的限制，壩體填筑時無嚴(yán)格完善的質(zhì)量管理體系和質(zhì)量監(jiān)控措施，壩體施工時雖采用人工夯實，但施工工藝過于簡單，填筑時部分壩體未經(jīng)完全碾壓夯實，從而出現(xiàn)壩體存在填筑質(zhì)量不均勻、密實度和防滲效果較差等問題。故須沿壩軸線對壩體進(jìn)行充填灌漿，灌漿孔距 2.0m，深入基巖1.0m，灌漿壓力50kPa。

對壩基、壩肩的滲漏采用帷幕灌漿處理，帷幕灌漿孔沿防滲墻中心線布置，孔距為 2m，帷幕按單排布置。封邊混凝土墻沿上游壩體邊緣布置，基礎(chǔ)開挖進(jìn)入基巖 0.5m，混凝土墻與土工膜防滲連成整體，基巖采用帷幕灌漿，起灌高程以混凝土墻的沿線高程點控制。帷幕灌漿底限根據(jù)壩頂鉆孔勘探情況來控制，初步擬定帷幕底線進(jìn)入基巖 5.0m左右，透水率小于 8Lu，帷幕兩端延伸采用透水率小于8Lu段上限與798.0m高程線相交點來控制，兩端分別延伸3～6m。

2.3 處理措施

（1）大壩高程在 799.5m，新建高 1.0m的防浪墻，頂高程800.5m；

（2）改擴建右岸進(jìn)場公路 0.5km，進(jìn)場公路從跨溢洪道右側(cè)通過，修建溢洪道交通橋，進(jìn)場公路路面寬度4.5m；

（3）對壩基接觸帶、壩肩接觸帶及壩體進(jìn)行防滲處理；

（4）新建下游左右岸壩肩截水溝；

（5）上游壩坡采用六邊形混凝土預(yù)制塊整治護(hù)坡；下游壩坡采用混凝土框架護(hù)坡，內(nèi)種草皮，中部設(shè)踏步，左右側(cè)山體排水溝與下游引水渠相接，修復(fù)排水棱體；

（6）開挖溢洪道底坡，加大溢洪道泄槽段的底坡，溢洪道寬度與現(xiàn)狀寬度一致為4 m，溢洪道泄槽段寬度擴挖到 4m。新建溢洪道漿砌石擋墻，底板采用素混凝土結(jié)構(gòu)，加高泄槽邊墻滿足規(guī)范要求的泄流能力。溢洪道右側(cè)邊墻作為改造公路的擋墻，為保證防滲效果，對漿砌石擋墻進(jìn)行砂漿抹面；

（7）拆除轉(zhuǎn)動閘門及啟閉機，在洞內(nèi)埋設(shè)PE放水管，用砂漿回填PE管與涵洞之間的空隙，并進(jìn)行回填灌漿；

（8）新建管理用房，匹配大壩安全監(jiān)測設(shè)施并完善管理制度（見圖4）。

圖4 施工總平面布置

3 除險加固評價

經(jīng)除險加固后安全復(fù)核，各工況的安全系數(shù)滿足相關(guān)規(guī)范要求。

（1）壩體上下游修坡、增設(shè)排水棱體等措施均對大壩的抗滑穩(wěn)定有利；

（2）加固處理后溢洪道可滿足安全泄洪的要求，不會對大壩安全構(gòu)成威脅；

（3）防滲采用上游面土工膜防滲，壩基和壩肩采用帷幕灌漿，工期短，質(zhì)量容易控制；

（4）加固處理后，輸水功能由PE管承擔(dān)，采用出口閘閥控制，封閉密實，閘閥在新建閘閥室的保護(hù)下運行安全。

1 王萍，夏仲平. 病險水庫除險加固中的主要技術(shù)措施[J].人民長江，2006，（8）.

2 劉建飛，劉景學(xué)，方海儒，張宇杰. 病險水庫除險加固問題探討[J]. 西北水資源與水工程，2001，（2）.

3 陳開武，惠仕兵，宋光普. 病險水庫除險加固問題探討[J].四川水利，2005，（3）.

4 宋茂斌，耿福萍. 山東省加快水庫除險加固的措施[J].水利水電技術(shù)，1999，（4）.

5 聶其獻(xiàn)，黃啟俊，楊世英，高焱. 臨沂市病險水庫除險加固存在的問題及對策[J].山東水利，2001，（2）.

6 徐祖法. 江山市病險水庫處理的做法及思考[J]. 浙江科技，1999，（4）.