貴州省盤縣劉家田水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)

何 進(jìn)，王 成

(貴州省盤縣水利局，貴州盤縣 553537)

貴州省盤縣劉家田水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)

何 進(jìn)，王 成

(貴州省盤縣水利局，貴州盤縣 553537)

劉家田水庫(kù)位于貴州省盤縣境內(nèi)的大嘎河上，水庫(kù)流域?qū)僦榻担且蛔僦攸c(diǎn)小(2)型水庫(kù)工程;工程任務(wù)以農(nóng)田灌溉為主，兼顧農(nóng)村飲水安全供水。本文對(duì)該水庫(kù)的安全鑒定、除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)等成果進(jìn)行了介紹。

劉家田水庫(kù);安全鑒定;除險(xiǎn)加固;設(shè)計(jì)

1 工程概況

劉家田水庫(kù)位于貴州省盤縣老廠鎮(zhèn)境內(nèi)，水庫(kù)地處珠江水系樓下河支流大嘎河流域內(nèi)，水庫(kù)壩址以上集雨面積1.55km2，地勢(shì)西北高、東南低，海拔在1763.7～2044m之間。水庫(kù)死水位1771.8m，死庫(kù)容3.65萬(wàn)m3，正常蓄水位1780.0m，興利庫(kù)容19.55萬(wàn)m3，校核洪水位1781.63m，總庫(kù)容30.1萬(wàn) m3，調(diào)洪庫(kù)容6.9萬(wàn)m3。水庫(kù)設(shè)計(jì)農(nóng)田灌溉面積80hm2，同時(shí)承擔(dān)著老廠鎮(zhèn)石門村、上砍者村及石門居委會(huì)4500人的人畜飲水。灌區(qū)和保護(hù)區(qū)平均海撥高程1620.0m，水庫(kù)位置居高臨下，一旦出險(xiǎn)，將影響下游老廠鎮(zhèn)石門村及石門居委會(huì)2000多人的生命財(cái)產(chǎn)安全。除險(xiǎn)加固前水庫(kù)大壩處于帶病運(yùn)行狀態(tài)，水庫(kù)采取放空運(yùn)行措施，不能發(fā)揮其應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

該工程始建于1958年，當(dāng)時(shí)無(wú)設(shè)計(jì)，水庫(kù)規(guī)模小，質(zhì)量差，后被洪水沖毀。1978年對(duì)該工程進(jìn)行恢復(fù)重建，于1982年完工并驗(yàn)收交付使用。水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程1781.8m，最大壩高18.1m，壩頂長(zhǎng)78m，壩頂寬4.5m。工程除險(xiǎn)加固后水庫(kù)樞紐建筑物主要由大壩、河岸溢洪道和輸水隧洞組成。水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高18.1m，總庫(kù)容30.1萬(wàn)m3，屬Ⅴ等小(2)型水庫(kù)，主要樞紐建筑物大壩、河岸溢洪道和輸水隧洞級(jí)別為5級(jí)，相應(yīng)的洪水標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇(P=5%)，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇(P=0.5%)。

2 水庫(kù)大壩安全鑒定結(jié)論

劉家田水庫(kù)自1982年建成投入運(yùn)行，至今近30年，期間未進(jìn)行安全鑒定，由于受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)條件所限，其施工質(zhì)量和技術(shù)水平達(dá)不到現(xiàn)行規(guī)范要求，壩體沉降變形嚴(yán)重，防滲性較差，導(dǎo)致壩體及壩體與壩基接觸帶滲漏;存在著許多影響水庫(kù)安全運(yùn)行的問題。根據(jù)水利部《水庫(kù)大壩安全鑒定辦法》、《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》(SL 258—2000)和《貴州省水庫(kù)大壩安全管理辦法》的規(guī)定，2009年3月貴州省盤縣水利局組織專家對(duì)劉家田水庫(kù)大壩進(jìn)行了安全鑒定，鑒定結(jié)論如下：

a.經(jīng)復(fù)核，水庫(kù)總庫(kù)容30.1萬(wàn)m3，規(guī)模為小(2)型水庫(kù)，工程等別為Ⅴ等，大壩、溢洪道等主要建筑物為5級(jí)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇(P=5%)洪水設(shè)計(jì)，200年(P=0.5%)一遇洪水校核。

b.壩頂高程不滿足洪水要求，工程現(xiàn)有抗洪能力不滿足規(guī)范要求。

c.溢洪道泄洪能力不足。

d.壩體及壩體與壩基接觸帶滲漏;水庫(kù)左壩肩至左岸自然丫口發(fā)生繞壩滲漏，在左壩肩下游谷地形成沼澤;放水涵洞滲漏嚴(yán)重。

e.上下游壩面沉降變形嚴(yán)重，壩面不平整，上游壩面局部護(hù)坡塊石松動(dòng)、位移;下游壩腳干砌塊石貼坡排水體松動(dòng)、位移。經(jīng)核算，下游壩坡在正常運(yùn)用條件下的抗滑穩(wěn)定不安全。

f.溢洪道漿砌石結(jié)構(gòu)段底板及邊墻未作防滲處理，且砂漿強(qiáng)度低，不能滿足洪水沖刷要求，氣蝕嚴(yán)重，泄洪時(shí)洪水沿底板及左側(cè)墻滲漏;土渠泄水段從林地陡坡上自然泄水，導(dǎo)致林地沖刷嚴(yán)重。

g.放水涵洞取水口雙向轉(zhuǎn)動(dòng)斜拉閘門變形嚴(yán)重，關(guān)閉時(shí)不能完全止水，啟閉設(shè)備銹蝕嚴(yán)重，啟閉困難，不能滿足安全運(yùn)行管理要求。

h.工程未設(shè)置必要的水情及工程監(jiān)測(cè)設(shè)施，缺乏必要的交通、通訊等管理設(shè)施，不利于水庫(kù)的運(yùn)行管理和防洪調(diào)度。

經(jīng)安全鑒定，水庫(kù)大壩安全類別評(píng)定為三類壩。

3 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

根據(jù)安全鑒定結(jié)論和建議，劉家田水庫(kù)工程除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)主要涉及大壩、泄洪建筑物及放水設(shè)施等建筑物;水庫(kù)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅵ度，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45s，大壩不需要作抗震設(shè)計(jì)?，F(xiàn)將主要建筑物除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介如下。

3.1 大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

3.1.1 大壩存在的主要問題

a.壩體填料含有大量中風(fēng)化的細(xì)礫石，壩體填筑質(zhì)量差，壓實(shí)度不夠，防滲性較差，上下游壩面沉降變形嚴(yán)重，壩面不平整，上游護(hù)坡塊石松動(dòng)、位移，下游壩腳干砌塊石排水體松動(dòng)、位移。由于水庫(kù)大壩存在上述缺陷，導(dǎo)致庫(kù)水沿壩體、壩基及壩體與壩基接觸帶滲漏。

b.水庫(kù)左壩肩至左岸自然丫口發(fā)生繞壩滲漏，在左壩肩下游谷地形成沼澤。

c.下游壩坡在正常運(yùn)用條件下的抗滑穩(wěn)定不滿足要求。

d.大壩安全超高為1782.25m，原有壩頂高程1781.8m，防浪墻已全部損壞，不能滿足安全超高要求。

3.1.2 大壩防滲處理設(shè)計(jì)

根據(jù)大壩安全鑒定結(jié)論及勘察資料，為彌補(bǔ)壩體內(nèi)部填筑質(zhì)量缺陷，防止壩體和壩基的滲透破壞，減少壩體、壩基及繞壩滲漏量，經(jīng)方案比選，對(duì)壩體采用水泥黏土漿劈裂灌漿處理，壩基及左壩肩至左岸自然丫口采用水泥漿液帷幕灌漿防滲處理。灌漿設(shè)計(jì)為單排帷幕，灌漿底界深入基巖相對(duì)不透水層(基巖單位吸水率ω值小于或等于5Lu)5m，最大孔深35m，為接地式帷幕，幕線總長(zhǎng)192m，壩體部分采用1∶1.7水泥黏土漿灌注，基巖部分灌水泥漿液，最終孔距3m。從而達(dá)到降低壩基水頭壓力，防止?jié)B透破壞，減少壩體、壩基及繞壩滲漏量的目的。

3.1.3 大壩加固設(shè)計(jì)

由于大壩上下游壩面沉降變形嚴(yán)重，壩面不平整，上游護(hù)坡塊石松動(dòng)、位移，下游壩坡抗滑穩(wěn)定不滿足要求，壩腳干砌塊石排水體松動(dòng)、位移;壩頂不能滿足安全超高要求。通過穩(wěn)定分析計(jì)算，采用原筑壩土料對(duì)上下壩坡進(jìn)行壩面整形加固處理。

最大壩高18.1m，壩頂寬4.5m，上游面用M7.5漿砌塊石砌筑防浪墻并抹面，下游面用M7.5漿砌塊石砌筑0.5m×0.4m(高×寬)緣石并抹面，壩頂路面采用鋪墊碎石后再分塊澆筑C15混凝土，每塊4m×4m，基層石厚20cm，混凝土厚20cm。上下游壩坡采取撤除原有護(hù)坡石，上游壩坡加固處理分為三級(jí)，壩頂高程1781.8 ～1763.7m，壩坡分別為 1∶2.3、1∶2.5、1∶2.8，并在高程1776.8m、1770.0m處設(shè)4.5m、2.3m寬?cǎi)R道，用原筑壩土料回填夯實(shí)整形壩面，C15正六邊形混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，混凝土預(yù)制塊的固定采用在壩面四周用M7.5水泥砂漿砌塊石進(jìn)行嵌固。下游壩坡加固處理分為二級(jí)，壩頂高程1781.8～1765.4m壩坡分別為1∶2、1∶1.5，并在高程1775.0m 處設(shè)2.0m 寬?cǎi)R道，馬道以上用原筑壩土料培厚加固處理，壩面采用C15正六邊形混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，并在左右壩肩設(shè)置排水溝，排水溝的凈過水?dāng)嗝鏋?.3m×0.3m，M7.5水泥砂漿砌塊石砌筑，M10水泥砂漿抹面壓頂;馬道以下設(shè)置貼坡排水體，排水體采用干砌塊石砌筑，上游面設(shè)置反濾層，下游面用M7.5水泥砂漿砌塊石砌筑。其加固結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)見下圖所示。

大壩加固設(shè)計(jì)斷面圖 單位：高程以m計(jì)，其余以cm計(jì)

3.2 泄洪建筑物設(shè)計(jì)

由于原溢洪道泄洪能力不足，漿砌石結(jié)構(gòu)段底板及邊墻未作防滲處理，且砂漿強(qiáng)度低，不能滿足洪水沖刷要求，氣蝕嚴(yán)重，泄洪時(shí)洪水沿底板及左側(cè)墻滲漏;土渠泄水段從林地陡坡上自然泄水，導(dǎo)致林地沖刷嚴(yán)重。根據(jù)安全鑒定建議，對(duì)原溢洪道作拓寬改造處理，滿足洪水要求。

改造后的溢洪道布置于大壩右肩(原溢洪道布置處)，由引水渠、溢流堰、泄水槽和消力池組成，溢流堰為駝峰堰型，堰頂高程1780m，溢流堰凈寬為6.5m，側(cè)墻高2.41m;泄水槽全長(zhǎng)88.26m，其中0+001.84～0+063.53段底坡為0.074，寬度從6.5m逐漸過渡到3m，側(cè)墻高度從2.41m逐漸過渡到1.2m;0+063.53～0+068.18段為陡槽過渡段，寬3.0m，高1.2m;0+068.18～0+090.10段底坡為0.49，寬3.0m，高1.2m;陡槽出口接消力池消能。溢流堰用C20混凝土澆筑，邊墻及底板用M7.5水泥砂漿砌塊石砌筑，C20混凝土貼面，其中底板混凝土厚0.2m，邊墻混凝土厚0.15m，10m設(shè)一道伸縮縫，橡膠止水帶止水。

3.3 放水建筑物設(shè)計(jì)

由于放水涵洞墻體為漿砌料石而成，未作防滲處理，洞壁多處發(fā)生射流、滲水，土壩與涵洞間發(fā)生接觸滲漏，涵洞滲漏嚴(yán)重。水庫(kù)長(zhǎng)期放空運(yùn)行，啟水口周圍人為破壞嚴(yán)重，導(dǎo)致涵洞內(nèi)局部淤塞嚴(yán)重。放水閘門變形嚴(yán)重，關(guān)閉時(shí)不能完全止水，啟閉設(shè)備銹蝕嚴(yán)重，啟閉困難，不能滿足安全運(yùn)行管理要求。

放水建筑物設(shè)計(jì)作如下方案比較。方案一：采用C20混凝土對(duì)原取水口進(jìn)行重新澆筑，將原取水口底板高程提高到1771.8m，可滿足水庫(kù)淤積要求;對(duì)原放水涵洞洞壁進(jìn)行充填灌漿處理，可解決涵洞滲漏問題，利用原放水涵洞放水，工程造價(jià)比較經(jīng)濟(jì)。但原放水涵洞內(nèi)局部淤塞嚴(yán)重，且斷面尺寸小(0.5m×0.55m+R0.25m)，施工無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。方案二：對(duì)原放水涵洞作封堵處理，封堵時(shí)先在原涵洞進(jìn)口及涵洞出口處各作一C15混凝土堵塞，在混凝土堵塞達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%時(shí)結(jié)合大壩帷幕灌漿進(jìn)行封閉。在大壩左岸砂巖及砂質(zhì)頁(yè)巖地層新建一條輸水隧洞，隧洞由進(jìn)口段、洞身段和出口段組成，洞身段為城門洞形無(wú)壓隧洞，設(shè)計(jì)底坡為 0.016，斷面尺寸 2.0m×1.3m +R1.0m，壁面用 C20鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度0.25m，隧洞總長(zhǎng)71.5m，出口接原灌溉明渠。方案二工程施工難度小，工程造價(jià)合理，因此方案二為初步設(shè)計(jì)推薦方案。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)按照“安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理”的原則，結(jié)合工程實(shí)際，考慮技術(shù)可行性、加固效果、施工難易、工程造價(jià)等因素，經(jīng)綜合比較選定最終方案。該工程于2010年4月通過上級(jí)主管部門的復(fù)核審查，工程已實(shí)施完畢，正進(jìn)入竣工驗(yàn)收階段。

1 SL 258—2000水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則［S］．

2 SL 274—2001碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

3 六盤水市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院．貴州省盤縣劉家田水庫(kù)大壩安全復(fù)核評(píng)價(jià)報(bào)告［R］．2009.

4 六盤水市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院．貴州省盤縣劉家田水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］．2010.

5 謝慶明，李建偉，等．云南省施甸縣蔣家寨水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)［J］．中國(guó)農(nóng)村水利水電，2010(增刊)．

Design of Guizhou Panxian County Liujiatian Reservoir Danger Removal and Reinforcement Project

HE Jin，Wang Cheng
(Guizhou Panxian County Water Conservancy Bureau，Panxian County553537，China)

Liujiatian Reservoir is located on Daga River in the territory of Guizhou Panxian County．The reservoir basin belongs to Zhujiang Water System．It is a provincial key small type(2)reservoir project which mainly aims at farm irrigation and safe water supply of rural drinking water．The safety appraisal，danger removal and reinforcement project design and other achievements of the reservoir are introduced in the paper．

Liujiatian Reservoir;safety appraisal;danger removal and reinforcement;design

TV62

B

1005-4774(2013)08-0057-03