良圖溝水庫加固設計的穩(wěn)定計算

李淑慧 宋景剛

摘 要：良圖溝水庫是一座以防洪、灌溉、養(yǎng)殖為主的綜合利用的小一型水庫。存在壩高不夠、輸水洞漏水、溢洪道無邊墻、大壩缺少觀測設施等安全隱患，因此必須對水庫采取除險加固措施。為了提高水庫的經(jīng)濟效益和社會效益，保證水庫的整體穩(wěn)定，對大壩、溢洪道、輸水洞三部分進行改造，使溢洪道整體穩(wěn)定和泄流能力達到防洪要求。

關鍵詞：水庫；除險加固；大壩；溢洪道；輸水洞

良圖溝水庫為粘土心墻壩，水庫樞紐的主要建筑物包括大壩、溢洪道、輸水洞三部分，水庫運行30多年無人管理，壩高不滿足防洪要求，前后壩坡較陡，前壩坡塊石風化嚴重，局部壩體已裸露在外，壩體有被淘涮的危險，但未發(fā)現(xiàn)有滲漏及管涌現(xiàn)象，后壩腳未見排水體。溢洪道因運行多年，底板風化，輸水洞進口閘門及啟閉設備不能正常工作。諸多問題對水庫安全運行不利，急待解決。

1 壩體加固方案

大壩加高，壩頂高程為202.76米，防浪墻頂高程203.96米，壩頂寬為4米，防滲體為鋼筋混凝土防滲墻，頂寬0.5米，為重力式斷面，前后壩坡坡比均為1：2.5，前壩坡0.3米厚干砌塊石，0.2米厚碎石，0.1米厚粗砂。后壩坡0.1厚碎石護坡，后壩腳設棱體排水。

2 溢洪道加固方案

溢洪道底板拆除重新襯砌0.3米厚鋼筋砼，低洼處用毛石混凝土填筑，左側邊墻拆除重建，右側山體風化帶新建90米邊墻，溢洪道尾端15米設鐵線石籠護坦。

3 輸水洞加固方案

輸水洞進口清淤，增設啟閉設備，對工作橋啟閉臺進行維修，出口消力池拆除重建?？紤]水庫淤積問題，進口抬高，在輸水洞前建鋼筋混凝土豎井，井頂高程為新設計水庫死水位。

4 大壩加固設計

因水庫大壩壩高不滿足防洪要求，需要加高1.5米，心墻現(xiàn)頂高程201.1米不變，設鋼筋混凝土防滲和防浪墻，大壩前后壩坡坡比均為1：2.5，重新鋪砌30cm干砌塊護坡、20cm厚碎石墊層、10cm厚砂墊層，后壩坡10cm碎石護坡，后壩腳設棱體排水。

（1）設計洪水位加正常運用情況的壩頂高程

（2）校核洪水位加非正常運用情況的壩頂高程

以上計算成果，設計防洪標準P=3.33%的壩頂高程202.12米，校核防洪標準P=0.33%的壩頂高程203.96米。取其大值，現(xiàn)狀壩頂高程為202.45米，該壩頂高程高于現(xiàn)狀壩頂高程，說明現(xiàn)壩高不滿足要求。

5 大壩滲流穩(wěn)定計算

（1）計算工況：依據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則》確定。

1）正常工作條件：①正常蓄水位上、下游坡的穩(wěn)定滲流期；②設計洪水位上、下游坡的穩(wěn)定滲流期；③1/3水位上、下游坡的穩(wěn)定滲流期；2）非常運用條件：校核洪水位上、下游坡的穩(wěn)定滲流期

（2）計算原理：采用北京理正軟件設計研究院編制的《理正邊坡穩(wěn)定分析軟件》計算壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。

經(jīng)計算可知，邊坡穩(wěn)定系數(shù)大于規(guī)范允許的安全系數(shù)，所以土壩的邊坡是穩(wěn)定的。

6 溢洪道加固設計

位于右岸開敞式溢洪道，由進口引渠段、寬頂堰、陡坡段組成，全長223.5m，堰頂高程198m，凈寬25.0m，堰長15米，引渠段長5米，陡坡段長度193.5m，底坡0.01。底板低洼不平，其中有20米長2米多深的坑，本次溢洪道表面清淤后，底板重新襯砌，厚度為0.3米，兩側邊墻一部分產(chǎn)生傾覆，本次拆除重新砌筑，右側山體段一部分巖體風化，本次在山體風化帶修90米邊墻，以利于工程排險。

采用300年一遇洪水標準對溢洪道控制段進行泄洪安全復核。進口引渠段及堰體段采用明渠均勻流進行計算，陡槽段按300年一遇洪水相應最大泄量為342.07m3/s分段求和法進行水面線推求。

3）用分段求和法試算陡坡段水面線。

從計算結果上看，溢洪道邊墻滿足于《水利樞紐工程除險加固近期非常運用洪水標準的意見》300年一遇洪水的要求。從以上計算結果可知，溢洪道墻體高滿足300年一遇泄量要求，不需要加高。但溢洪道邊墻局部產(chǎn)生傾覆，漿砌石墻體凍融嚴重，當時是“三邊”工程，施工質(zhì)量得不到保證，本次邊墻全部拆除重建。

7 溢洪道新建邊墻穩(wěn)定計算

7.1 樁號0+012段墻體穩(wěn)定計算：墻高6米、坡比1：0.5，其它數(shù)據(jù)同前。

6）基礎底面積土上的摩擦系數(shù)Kh

（滿足要求）

7）抗傾覆力矩與傾覆力矩

傾覆力矩=370

7.2溢洪道樁號0+85段原重力式擋土墻的穩(wěn)定計算：

7）抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)1.05

滿足穩(wěn)定要求。

8 結論與建議

根據(jù)大壩現(xiàn)狀加固方案準備了三個，第一方案是前后壩坡培厚加高，粘土心墻加高到校核洪水位203.24米；第二方案是大壩壩坡在培厚后滿增設鋼筋混凝土防滲墻，壩頂加防浪墻；第三方案是在大壩培厚后不加高大壩，加寬溢洪道。因良圖溝水庫壩坡不滿足穩(wěn)定要求，粘土心墻不滿足防滲要求，所以無論選擇哪種方案，都要前后壩坡培厚至穩(wěn)定狀態(tài)，第一方案水庫淤積嚴重，庫區(qū)取土方便，但交通不便，筑壩材料要二次倒運，且防滲體不滿足防凍要求，第三方案從除險加固方面考慮比較合理，但是溢洪道右側山體后是耕地，如果拓寬溢洪道，那么就需要征占地，投資會相對較大些，而大壩加高0.3米后再加1.2米的防浪墻是比較經(jīng)濟科學的。所以建議選擇第二方案。

參考文獻

[1]中華人民共和國行業(yè)標準《溢洪道設計規(guī)范》SL274-2001.

[2]《遼寧省大中型病險水庫除險加固初步設計大綱》.

[3]遼寧省小（Ⅰ）型水除險加固工程初步設計編制規(guī)程.

作者簡介：李淑慧（1970-），女，遼寧朝陽人，高級工程師。

宋景剛（1968-），男，遼寧朝陽人，高級工程師。