倍加造水庫除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)

王 玲

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

1 工程概況

倍加造水庫位于大同縣倍加造鎮(zhèn)倍加造村南，是海河流域永定河水系的桑干河二級(jí)支流尼河上游的一座以灌溉為主、兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖的小（二）型水庫，水庫控制流域面積19.1km2，水庫總庫容100萬m3，原設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)20年一遇，河道縱坡3.216‰，工程等級(jí)為Ⅴ等，水工建筑物級(jí)別5級(jí)。水庫于1972年興建，1973年開始蓄水受益，屬群眾性工程。1980年在庫內(nèi)建設(shè)1座小高灌，灌溉面積100hm2，受益村為倍加造村。1992年在庫內(nèi)建設(shè)1座抽水站，灌溉面積33.33hm2，受益單位為仁用杏基地。目前兩處高灌仍在運(yùn)行，年均實(shí)灌面積達(dá)133.33hm2。

2 存在問題

經(jīng)安全鑒定，復(fù)核了大壩設(shè)計(jì)烈度、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)定性，倍加造水庫屬病險(xiǎn)水庫。經(jīng)鑒定，水庫工程質(zhì)量不合格；大壩運(yùn)行管理及抗洪能力防洪安全性較差；大壩前后壩坡偏陡，穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；壩頂靠下游處出現(xiàn)較大縱向裂縫1條，已形成滑坡體；下游壩坡出現(xiàn)多處大型沖溝。溢洪道堰后多級(jí)跌水兩邊側(cè)墻發(fā)現(xiàn)多處沉降裂縫，結(jié)構(gòu)已遭破壞，結(jié)構(gòu)安全性差；大壩壩坡抗震穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，大壩抗震安全性級(jí)別評(píng)為C級(jí)；閘門丟失，金屬結(jié)構(gòu)安全性較差；水庫防洪能力未達(dá)現(xiàn)行規(guī)范要求；壩體土填筑質(zhì)量較差，壩頂路面坑凹不平，形成較多塌陷坑；大壩上游混凝土板護(hù)坡隆鼓、塌陷嚴(yán)重；下游壩坡未設(shè)置坡面排水溝，形成多處水蝕沖坑、沖溝；壩體與壩基接觸帶局部中砂層滲漏，壩后未做排水棱體等滲流控制設(shè)施；溢洪道泄流能力不夠，易產(chǎn)生沖刷破壞；水庫無任何大壩安全觀測(cè)設(shè)施；電灌站設(shè)施及設(shè)備損壞嚴(yán)重，工程老化。為確保工程安全運(yùn)行，有必要對(duì)水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

3 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案

3.1 除險(xiǎn)加固任務(wù)

水庫樞紐為已建工程除險(xiǎn)加固改造，提高防洪能力，達(dá)到現(xiàn)行規(guī)范要求；對(duì)大壩進(jìn)行培厚整治、削坡，提高大壩穩(wěn)定安全系數(shù)；在大壩下游增設(shè)排水體；大壩下游壩坡增設(shè)排水溝；壩頂增設(shè)防浪墻，硬化壩頂路面；拓寬、改造現(xiàn)狀溢洪道，提高水庫泄洪能力，保證大壩安全運(yùn)行；增設(shè)大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施。

3.2 工程級(jí)別及建筑物級(jí)別

根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》，倍加造水庫工程規(guī)模為?。ǘ┬?，工程等別為Ⅴ等，建筑物級(jí)別為5級(jí)。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，確定樞紐建筑物抗震設(shè)計(jì)烈度為Ⅶ度。

3.3 除險(xiǎn)加固內(nèi)容

水庫樞紐為已建工程，交通、水、電、通訊等基礎(chǔ)設(shè)施比較完善。施工時(shí)生產(chǎn)用水利用水庫水及附近村莊水井中水，生活用水從管理局引水或結(jié)合附近村莊村民用水；施工用電從管理局附近10kV線路接線；工程用塊石料選在漁兒澗石料場(chǎng)；混凝土粗骨料料場(chǎng)選在距大壩35km處的新廣源石料場(chǎng)。施工時(shí)，水庫水位在工作面以下，不需圍堰防護(hù)，且當(dāng)?shù)靥烊徊牧蟽?chǔ)量豐富，交通便利，可滿足施工需求。柴、汽油及水泥直接從當(dāng)?shù)刭?gòu)買。施工進(jìn)度安排優(yōu)先考慮水庫運(yùn)行的要求，又要在較短的時(shí)間內(nèi)完成，同時(shí)合理安排施工，以均衡施工強(qiáng)度和盡早發(fā)揮工程效益。

此次除險(xiǎn)加固內(nèi)容為：對(duì)大壩進(jìn)行削坡、培厚整治及加高；在大壩下游側(cè)設(shè)排水體；拆除重建溢洪道。

3.3.1 大壩主體工程加固設(shè)計(jì)及施工

大壩加固后壩頂長(zhǎng)223m，寬7.4~9.4m，最大壩高6.18m。壩頂平整后高程為1032.34m，混凝土路面硬化，上游增設(shè)防浪墻。對(duì)大壩橫斷面上、下游進(jìn)行培厚加固處理，設(shè)計(jì)上游壩坡1∶2，為干砌石護(hù)坡，下游壩坡1∶2，為草皮護(hù)坡，壩腳設(shè)排水棱體，壩頂及下游壩坡增設(shè)縱橫向漿砌石排水溝。

大壩加固工程項(xiàng)目包括壩頂加高、壩體上下游坡面加固及壩頂增設(shè)防浪墻等。土方開挖采用1m3挖掘機(jī)挖裝，8t自卸汽車運(yùn)輸，棄料運(yùn)至下游棄渣場(chǎng)。大壩加固土方回填采用8t自卸汽車運(yùn)輸，在壩面卸料，分層鋪設(shè)，采用蛙式打夯機(jī)夯實(shí)。坡面碎石料在壩面卸料，由溜筒運(yùn)至填筑面，分層鋪設(shè)，采用蛙式打夯機(jī)夯實(shí)，人工輔助。每填筑一定高度，對(duì)壩坡面進(jìn)行修整，以便砌筑干砌石護(hù)坡。人工漿砌石、干砌石砌筑及漿砌，拆除料采用8t自卸汽車運(yùn)輸至下游棄渣場(chǎng)。

3.3.2 溢洪道工程設(shè)計(jì)及施工

新建溢洪道位于大壩左岸，并對(duì)原溢洪道進(jìn)行封堵。采用寬頂堰，底寬12.4m，最大泄量57.2m3/s，設(shè)計(jì)泄量19.2m3/s；由引渠段、控制段、泄槽段、消力池段、海漫段等組成，水平投影全長(zhǎng)108.65m。

溢洪道土方開挖采用1m3挖掘機(jī)挖裝，8t自卸汽車運(yùn)輸，回填料放置一側(cè)待用，棄料運(yùn)至下游棄渣場(chǎng)。大面積土方回填采用74kW推土機(jī)攤平并碾壓，邊角處采用2.8kW蛙式打夯機(jī)夯實(shí)。小面積土方回填采用人工平土，2.8kW蛙式打夯機(jī)夯實(shí)。混凝土采用0.4m3攪拌機(jī)拌制，機(jī)動(dòng)翻斗車運(yùn)輸，泵送混凝土入倉。溢洪道漿砌石采用人工砌筑。

4 效益分析

倍加造水庫除險(xiǎn)加固工程建成后，工程達(dá)到現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，可保護(hù)下游100hm2耕地的防洪安全；防洪標(biāo)準(zhǔn)由改建前的20年一遇提高到50年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)，可改善整個(gè)地下水環(huán)境，延長(zhǎng)水庫的使用壽命。同時(shí)可增加農(nóng)業(yè)供水量，具有防洪、農(nóng)業(yè)灌溉等方面效益，對(duì)促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展起到很大作用。