桐柏縣小杉坡水庫除險加固工程措施

田心勇 陳東彥 許露予 李 冉

（桐柏縣水利局，河南 桐柏 474750）

0 引言

小杉坡水庫位于桐柏縣黃崗鄉(xiāng)高店村的淮河支流流動河上，屬淮河流域。該水庫于1965年1月動工興建，1966年5月竣工。壩址以上控制流域面積2.3km2。小杉坡水庫工程等別為V等，主要建筑物級別為5級，水庫本次除險加固工程設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇設(shè)計，200年一遇校核，校核洪水位197.83m，相應(yīng)庫容78.7萬m3；設(shè)計洪水位197.08m，相應(yīng)庫容為69.1萬m3；興利水位195.2m，興利庫容50.2萬m3；死水位186.00m，死庫容為2.2萬m3。水庫主要建筑物有大壩、溢洪道和輸水洞等，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等為一體的綜合利用小（2）型水利樞紐工程。

水庫大壩為均質(zhì)土壩，水庫原設(shè)計壩頂高程198.6m，最大壩高15.2m，該水庫自1966建成以來。已運(yùn)行四十多年，發(fā)揮了較大的社會效益，但同時存在許多工程隱患。而水庫一旦失事，將給下游基礎(chǔ)設(shè)施和沿河人民群眾帶來嚴(yán)重災(zāi)害。

1 水庫安全鑒定及存在的問題

1.1 水庫安全鑒定

2007年5月按照《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》SL258-2000，結(jié)合水庫現(xiàn)狀，鄧州市水利勘測設(shè)計室編制了《河南省桐柏縣小杉坡水庫大壩工程安全評價報告》，提出了《大壩安全鑒定報告書》，經(jīng)河南省水利廳審批核查，認(rèn)為水庫為三類壩，屬病險水庫，工程存在以下問題：

1.1.1 小杉坡水庫地處河南省桐柏縣黃崗鄉(xiāng)高店村，位于淮河支流流動河上，下游有黃崗鄉(xiāng)和毛集鎮(zhèn)的5個行政村，耕地0.22萬畝，人口0.2萬人，并有滬陜高速公路，地理位置重要。

1.1.2 經(jīng)復(fù)核，水庫防洪能力不滿足國家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB50201-94規(guī)定的要求。

1.1.3 大壩為均質(zhì)土壩，壩體填筑質(zhì)量差，壩坡凹陷、局部塌陷，壩頂無防浪墻。迎水面干砌石護(hù)坡無墊層，護(hù)坡石粒徑小、散亂、風(fēng)化嚴(yán)重。輸水洞進(jìn)口段混凝土碳化、剝蝕、裂縫，漏水。工程質(zhì)量不合格。

1.1.4 經(jīng)復(fù)核，大壩河槽段上下游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)基本滿足規(guī)范要求，但迎水坡高程192.57m以上無護(hù)坡，以下干砌石護(hù)坡石大面積缺失，坡面水流淘刷嚴(yán)重，多處坍塌。溢洪道未護(hù)砌，邊坡較陡，嚴(yán)重滑塌，出口跌差大，沖刷拉切嚴(yán)重。輸水洞進(jìn)口段基礎(chǔ)淘刷，裂縫漏水。結(jié)構(gòu)安全性力C級。

1.1.5 大壩壩體座于第四系殘破含礫粉質(zhì)粘土上，壩基回填質(zhì)量差，壩腳存在滲漏現(xiàn)象，滲水為清水；背水坡坡腳無排水體，壩坡大面積散浸。兩壩肩均為存在壩肩滲漏問題。滲流安全性為C級。

1.1.6 根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖入該區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，相應(yīng)地震基本烈度為VI度，不需進(jìn)行抗震安全復(fù)核。

1.1.7 輸水洞進(jìn)口為混凝土爬坡漏結(jié)構(gòu)，出口無灌溉、泄洪等控制建筑物，水庫現(xiàn)狀無金屬結(jié)構(gòu)，不再進(jìn)行金屬結(jié)構(gòu)安全評價。

1.1.8 無大壩安全監(jiān)測設(shè)施，管理設(shè)施極不完善。

綜上所述，該水庫病險嚴(yán)重，為三類壩，急需進(jìn)行除險加固。

1.2 工程存在的問題

根據(jù)水庫鑒定成果，水庫存在的主要問題有以下幾點(diǎn)：

1.2.1 大壩

壩頂無防浪墻，高程不一，水庫防洪能力不滿足國家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB50201—94規(guī)定的要求。大壩為均質(zhì)土壩，壩體填筑質(zhì)量差，壩坡凹陷。迎水面干砌石護(hù)坡無墊層，護(hù)坡石粒徑小、散亂、風(fēng)化嚴(yán)重。大壩迎水坡高程192.57m以上無護(hù)坡，以下干砌石護(hù)坡大面積缺失，坡面水流淘刷嚴(yán)重，多處坍塌。大壩壩體座于第四系殘破含粒粉質(zhì)粘土上，壩基回填質(zhì)量差，勘察期間大壩下游有滲水明流，滲水為清水。通過鉆探揭露，接觸處，土體較軟，孔隙多，含水量較高，壩體與壩基接觸部位存在接觸滲漏問題。背水坡坡腳物排水體，壩坡大面積散浸。

1.2.2 溢洪道

溢洪道寬度不一，岸坡計底板未護(hù)砌，邊坡較陡，嚴(yán)重滑塌，出口跌差大，沖刷拉切嚴(yán)重，無消能工。溢洪道在左壩肩山坡開挖，下游左岸側(cè)為填土，現(xiàn)狀岸坡較低，泄洪時洪水漫溢將沖刷大壩下游壩腳，需培厚加高。

1.2.3 輸水洞

由于缺乏資金投入，大壩運(yùn)行中維護(hù)不夠，輸水洞爬坡漏混凝土碳化、剝蝕、裂縫、漏水，洞身進(jìn)口段基礎(chǔ)淘刷。水庫無啟閉設(shè)施，放水灌溉不便，不能發(fā)揮水庫正常效益。

1.2.4 基礎(chǔ)設(shè)施

大壩沒有滲流河沉陷、位移觀測設(shè)施，無法對大壩進(jìn)行安全監(jiān)測。大壩無管理房及專職管理人員，無防汛道路。

2 除險加固工程措施

針對小杉坡水庫工程中存在的問題，對水庫的大壩、溢洪道、輸水洞等建筑物進(jìn)行除險加固。

2.1 大壩主體工程的除險加固

2.1.1 大壩防滲加固工程設(shè)計

對大壩進(jìn)行充填灌漿處理，以加固壩體，截斷接觸滲漏，減小壩體壩基滲流量。灌漿范圍為大壩樁號0+004～0+216，灌漿段長212m。灌漿孔為雙排，分別布置在新壩軸線上下游0.75m處，排距1.5m。單排孔距2.0 m，共213孔。壩體充填灌漿頂部高程為195.7m，底部向下深入基巖1.0m。

灌漿均采用水泥粘土漿，充填灌漿水泥與粘土質(zhì)量比為3：7，水泥采用42.5#水泥。壩體充填灌漿采用自上而下分段灌漿法，套管護(hù)壁，灌漿完成后，拔套管封孔。

2.1.2 壩頂工程

對壩頂路面進(jìn)行硬化處理。采用150mm厚C20混凝土路面，下鋪設(shè)150mm厚石灰穩(wěn)定土基層，壩頂路面向下游側(cè)呈1%傾斜。C20混凝土路面寬3.0m，上游設(shè)25cm寬、50cm高C20混凝土防撞墻，下游設(shè)0.15m寬C20混凝土路沿，整修后壩頂總寬3.4m。

2.1.3 上游壩坡工程

大壩上游設(shè)計采用C20預(yù)制混凝土塊護(hù)坡，護(hù)坡坡度采用原坡度1：2.3，由壩頂護(hù)至死水位186.0m高程。預(yù)制混凝土塊采用邊長30cm的正六邊形，厚12cm，下鋪中粗砂、碎石混合墊層，厚度20cm

2.1.4 下游壩坡工程

大壩下游坡度全部整修為1：2.5，整修后下游壩坡采用草皮護(hù)坡，并設(shè)置踏步。在大壩樁號0＋150處，上下游壩坡均設(shè)置踏步，以方便壩體觀測。踏步臺階寬1.2m，兩側(cè)路沿寬0.2m，M7.5漿砌石砌筑，M10水泥砂漿抹面，下設(shè)10cm厚C10混凝土墊層。

2.1.5 排水導(dǎo)滲工程

在大壩下游，樁號0＋050～0＋120之間設(shè)貼坡排水，主要用于導(dǎo)滲。貼坡坦石厚400mm，頂部高程164.40m。下設(shè)兩層反濾層，分別為厚150mm的中粗砂和厚150mm的5～20mm碎石。

壩肩及壩腳縱向排水溝凈過水?dāng)嗝娉叽鐬?.3m×0.3m，橫向排水溝間距50m，由下游壩頂連接至壩肩或壩腳縱向排水溝，過水凈斷面尺寸為0.2m×0.2m。排水溝均采用M7.5漿砌石結(jié)構(gòu)，上表面及臨水面用M10水泥砂漿抹面。

2.2 溢洪道工程的除險加固

2.2.1 進(jìn)口段：布置樁號 0+000～0+008，共長 8m，底寬 5.5m，兩岸邊坡1：1.5，渠底為1：10的倒坡。邊坡采用30cm厚M7.5漿砌石護(hù)砌，護(hù)底采用C20混凝土，厚30cm，下設(shè)10cm厚C10混凝土墊層。

2.2.2 控制段：溢洪道控制段為平底渠道，布置樁號 0+008～0+018，共長10m，底寬5.5m，兩岸邊坡1：1.5，渠底高程195.20m。邊坡采用30cm厚M7.5漿砌石護(hù)砌，頂部高程198.60m，與壩頂同高程，護(hù)砌頂部高程為198.20m；護(hù)底采用C20混凝土，厚30cm，下設(shè)10cm厚C10混凝土墊層。

2.2.3 尾水渠段：控制段末端至老河槽為尾水渠段，樁號0+018～0+150，共長132m。主要對左岸側(cè)和渠底進(jìn)行護(hù)砌。左岸側(cè)邊坡采用30cm厚M7.5漿砌石護(hù)砌，護(hù)砌高度2.2m，末端部分堤段護(hù)砌高度2.0m；右岸側(cè)邊坡主要進(jìn)行消坡整修；護(hù)底采用30cm厚C20混凝土護(hù)砌，下設(shè)10cm厚C10混凝土墊層。

溢洪道下游左岸側(cè)，現(xiàn)狀岸坡較低，需培厚加高尾水渠堤，加高后渠堤高 2.7～2.9m，頂寬 1.5m，內(nèi)外坡均為 1：1.5。

在溢洪道樁號0＋132處，設(shè)置灌溉引水渠與溢洪道交叉建筑物。交叉建筑物采用豎井式倒虹吸，總長35.0m。進(jìn)出口豎井采用C20混凝土，深2.0m，水平凈過水?dāng)嗝娉叽?.6m×0.8m。輸水管道采用C20鋼筋混凝土方涵，凈過水?dāng)嗝娉叽?.6m×0.6m，壁厚20cm。

溢洪道總長150m，護(hù)底混凝土及護(hù)坡漿砌石平均每10m分一道伸縮縫?？p寬2cm，低發(fā)泡沫塑料板填縫，瀝青砂漿勾縫。

2.3 輸水洞工程的除險加固

對輸水洞進(jìn)口段進(jìn)行拆除新建。新建輸水洞爬坡漏位于原位置，下接原輸水洞，全長48.2m，其中消力池段長3.0m，爬坡漏斜臥管長45.2m。共設(shè)計6級放水孔，最低一級放水孔186.00m，最高一級放水孔高程193.50m，放水孔直徑0.5m，設(shè)計放水流量為0.5m3/s。爬坡漏底坡為1：4，過水?dāng)嗝娌捎镁匦危瑑魧?.6m，凈高0.8m，C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚0.3m。消力池池長2.0m，寬1.0m，深1.0m。

進(jìn)水口控制設(shè)施為3t手動葫蘆，閘門為折懸臂式鑄鐵閘門。

2.4 監(jiān)測設(shè)施

計劃在樁號0+099處布置一個觀測橫斷面，布設(shè)3個位移觀測標(biāo)點(diǎn)。各標(biāo)點(diǎn)均為豎直位移與水平位移共用，安裝強(qiáng)制對中裝置。在大壩左右壩肩基礎(chǔ)堅硬、穩(wěn)固部位分別設(shè)一個觀測基點(diǎn)，利用水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀等進(jìn)行大壩位移、變形觀測。

在樁號0+150處踏步旁增設(shè)一組水尺，進(jìn)行上游庫水位觀測。

3 結(jié)論

通過以上的除險加固工程措施，工程完成后，加固了大壩壩體，完善了溢洪道的泄流條件，改善了水庫的周邊環(huán)境，使防洪、灌溉、旅游、養(yǎng)魚等效益大大提高，同時也保障了水庫下游沿岸抵御洪水能力，使下游免受洪澇災(zāi)害，可保證人民群眾生命財產(chǎn)的安全，促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。