木匠溝門水庫除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)

張寬義

摘 要：確定了水庫的工程等級(jí)、建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)攔河壩、溢洪道、放水洞等建筑物進(jìn)行了除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，消除了水庫的病險(xiǎn)隱患，提高了水庫的防洪能力，保證了工程自身和水庫下游保護(hù)區(qū)的防洪安全。

關(guān)鍵詞：除險(xiǎn)加固；工程設(shè)計(jì)；均質(zhì)土壩

1 工程概況

木匠溝門水庫位于河北省承德市豐寧滿族自治縣潮河上游黃旗鎮(zhèn)木匠溝門村，壩址以上控制流域面積25.4km2，總庫容84.2萬平方米，是一座以防洪為主、兼有灌溉、養(yǎng)殖的?。?）型水庫。水庫于1958年動(dòng)工建設(shè)，1959年開始蓄水。

水庫工程主要由攔河壩、溢洪道與放水洞三部分組成。攔河壩為均質(zhì)土壩，壩頂長160.0m，壩頂寬4.8m，壩頂高程931.34m，最大壩高19.4m。溢洪道位于攔河壩右岸，為岸邊開敞自由式溢洪道，堰頂高程925.27m，堰頂寬1.3m，堰高1.0m，進(jìn)口寬35.0～22.0m，長20.0m，以下直槽段長150.0m，寬22.0～20.0m；溢洪道兩側(cè)導(dǎo)流墻高3.0m。放水洞位于攔河壩左岸，為漿砌石無壓涵管，管長123.0m，斷面為0.8×1.6m（寬×高），進(jìn)口設(shè)有混凝土斜拉閘門，進(jìn)口底高程914.18m，底坡坡降為1/60，最大放水能力為0.75m3/s。

2 工程存在的問題和除險(xiǎn)加固的必要性

2.1 工程存在的問題

（1）攔河壩上游干砌石護(hù)坡砌筑質(zhì)量較差，反濾層未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，干砌石護(hù)坡部分損壞嚴(yán)重，坡面灌木雜草叢生，影響水庫的正常運(yùn)行；下游壩坡未設(shè)護(hù)砌，有虧坡現(xiàn)象，壩腳未設(shè)排水設(shè)施；右岸邊坡為堆石護(hù)坡，施工質(zhì)量差，坡面灌木雜草叢生，部分塊石損壞嚴(yán)重。（2）水庫運(yùn)行過程中，當(dāng)水庫水位高于正常蓄水位時(shí)，左壩肩有繞壩滲流現(xiàn)象發(fā)生。嚴(yán)重影響攔河壩的穩(wěn)定和滲流安全。（3）溢洪道出口消能、防沖工程均未建設(shè)，泄洪時(shí)威脅出口村莊人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，存在安全隱患。（4）放水洞為漿砌石無壓涵洞。洞身局部存在砌石脫落現(xiàn)象，出口尾水渠損壞嚴(yán)重，進(jìn)口混凝土斜拉閘門已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞，閘門關(guān)閉不嚴(yán)，啟閉不靈活，鋼絲繩銹蝕嚴(yán)重，啟閉機(jī)室出現(xiàn)裂縫，存在較大安全隱患。（5）水庫上壩交通不完善，影響水庫的日常管理和維護(hù)。

2.2 除險(xiǎn)加固的必要性

木匠溝門水庫存在的上述問題嚴(yán)重威脅工程自身和水庫下游保護(hù)區(qū)的防洪安全，同時(shí)也影響了水庫灌溉等綜合效益的發(fā)揮。為徹底消除影響水庫工程安全的隱患，充分發(fā)揮其在防洪、灌溉、養(yǎng)殖等方面的綜合效益，需盡快實(shí)施水庫除險(xiǎn)加固工程。

3 除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)

3.1 工程等級(jí)、建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)

水庫總庫容82.4萬平方米，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）劃分，木匠溝門水庫屬?。?）型水庫，工程等別為Ⅴ等，攔河壩、溢洪道、放水洞等建筑物按5級(jí)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇。

3.2 工程除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

3.2.1 攔河壩加固設(shè)計(jì)

（1）攔河壩防滲設(shè)計(jì)。該方案是在左壩肩繞滲區(qū)域的壩體及壩基風(fēng)化巖層進(jìn)行帷幕灌漿解決左壩肩繞滲問題。灌漿帷幕分兩排布置，沿壩頂中心線設(shè)第一排灌漿孔，距壩頂中心線上游1.5m處設(shè)第二排灌漿孔，按分序加密的原則進(jìn)行，孔距1.5m，深入壩肩巖體5m，最大鉆孔深度24m，即壩基弱風(fēng)化巖體底邊線以下0.5m。灌漿帷幕設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按灌漿后基巖的透水率確定為小于或等于5Lu。根據(jù)地質(zhì)勘查成果，第一排灌漿帷幕布置范圍為左壩肩繞滲區(qū)域左側(cè)延伸10m，壩體側(cè)延伸25.5m。（2）壩頂加固。首先將現(xiàn)狀壩頂清除雜土，再修建壩頂路面，加固后壩頂高程仍為931.34m，壩頂現(xiàn)狀寬4.8m，設(shè)計(jì)中，考慮到上游壩坡反濾料鋪設(shè)要求，將壩頂擴(kuò)寬到5.0m，壩軸線向上游平移0.1m；壩頂采用風(fēng)化料封頂，厚50cm，長160.0m，寬4.7m。上、下游側(cè)均設(shè)混凝土路緣石，路緣石厚15cm，高50cm，頂面與壩頂路面齊平。壩頂路面采用單側(cè)向下游排水，坡度1.5%。（3）上游壩坡及右岸邊坡加固整修。對(duì)攔河壩上游干砌石護(hù)坡進(jìn)行翻修處理，首先拆除原干砌石護(hù)坡，然后對(duì)壩面進(jìn)行平整夯實(shí)進(jìn)行反濾料鋪設(shè)，考慮到抗凍要求，水位變動(dòng)區(qū)死水位至校核洪水位設(shè)置兩層反濾，由下向上依次厚40cm的中粗砂、厚40cm的小石層（粒徑5～20mm），表層采用漿砌石框格內(nèi)填充塊石護(hù)坡，校核洪水位以上及死水位以下進(jìn)行局部翻修，采用干砌石護(hù)坡，厚度40cm，下設(shè)15cm厚碎石墊層。對(duì)右岸邊坡加固整修，整修范圍為自右壩肩沿右岸邊坡向上游103m，首先拆除原堆石護(hù)坡，然后對(duì)坡面進(jìn)行平整夯實(shí)，采用干砌石防護(hù)，護(hù)砌厚度30cm，干砌石下鋪設(shè)15cm厚碎石墊層。（4）下游壩坡整修。下游壩坡為自然草皮防護(hù)，加固設(shè)計(jì)維持原護(hù)坡型式，僅對(duì)局部虧坡部位進(jìn)行整修，大壩下游設(shè)計(jì)邊坡為1：2.5，不滿足設(shè)計(jì)坡比部位采用壩頂清除表土進(jìn)行回填。（5）下游壩腳排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。增設(shè)貼坡排水及壩腳排水溝。貼坡前需將現(xiàn)狀壩坡上的雜草及腐殖土清除干凈，坡面清除厚度為30cm，清理后回填壤土至設(shè)計(jì)坡比1：2.5，排水體高2.5m，設(shè)置兩層反濾，由下向上依次為厚20cm的中粗砂，厚20cm的小石層（粒徑5～20mm）和厚30cm的中石層（粒徑20～40mm），表層為厚30cm的干砌石。在大壩下游壩腳設(shè)排水溝和外引排水溝，排除壩面積水。壩腳排水溝由30cm厚的干砌石砌筑，外引排水溝采用30cm厚漿砌石砌筑，壩腳排水溝和外引排水溝砌石下設(shè)厚15cm碎石墊層。

3.2.2 溢洪道加固設(shè)計(jì)

（1）進(jìn)口段加固。加固溢洪道進(jìn)口段長20.0m，寬35.0～22.0m，進(jìn)口段采用漿砌石護(hù)底，漿砌石厚度30cm，護(hù)砌前首先對(duì)進(jìn)口段范圍的基礎(chǔ)進(jìn)行清理，保證防護(hù)后進(jìn)口段范圍內(nèi)高程不變。（2）出口防護(hù)設(shè)施。溢洪道出口段新建擋土墻，采用漿砌石重力式結(jié)構(gòu)，擋土墻高3.0m，并對(duì)底板進(jìn)行漿砌石護(hù)砌，厚30cm；消能段采用跌水消能型式，跌水采用梯級(jí)臺(tái)階泄水，高差為5.0m，臺(tái)階尺寸0.5m×1.8m，為漿砌石結(jié)構(gòu)；防沖段采用塊石護(hù)底，長12m，寬20m，厚0.5m。

3.2.3 放水洞加固設(shè)計(jì)

（1）放水洞洞身及出口段加固。加固對(duì)洞身破損段進(jìn)行漿砌石襯砌加固。對(duì)下游尾渠拆除重建，新建尾渠為矩型漿砌石結(jié)構(gòu)，底寬0.8m、高1.2m，兩側(cè)墻及渠底厚40cm，下設(shè)厚15cm碎石墊層。尾水渠段長50.0m，每隔10m設(shè)一道沉降縫，縫寬2cm，縫內(nèi)填聚乙烯泡沫板。（2）更換閘門、啟閉機(jī)及啟閉機(jī)室改建。加固將進(jìn)口斜拉混凝土閘門更換為鑄鐵閘門，啟閉設(shè)備更換為螺桿啟閉機(jī)，基礎(chǔ)采用混凝土結(jié)構(gòu)。啟閉機(jī)室進(jìn)行拆除改建，采用磚混結(jié)構(gòu)，建筑面積9m2。

3.2.4 交通橋設(shè)計(jì)

本次水庫除險(xiǎn)加固在溢洪道進(jìn)口樁號(hào)0+030處新建交通橋橫跨溢洪道與上下游道路相接，主橋共3跨，單跨長7.6m，總長22.8m，橋?qū)?.5m，橋墩（臺(tái)）采用漿砌石結(jié)構(gòu)。

橋面板為C30F200鋼筋混凝土現(xiàn)澆板，厚0.42m，寬3.5m，長7.56m；橋面為10cm厚的C40W4混凝土鋪裝層，橋面橫向設(shè)1.5%的橫坡。橋兩側(cè)為C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)欄桿，高1.2m。

橋墩和墩基礎(chǔ)采用M7.5漿砌石結(jié)構(gòu)。橋墩寬1.0m，高4.10m（包括0.4m高臺(tái)帽），長4.94m，基礎(chǔ)高1.5m；橋臺(tái)為重力式，高4.10m（包括0.4m高臺(tái)帽），寬1.2m，基礎(chǔ)高1.5m。橋墩臺(tái)帽采用C30F200鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

橋頭搭板采用C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，下設(shè)30cm碎石墊層，其中左岸5m，右岸5m，總計(jì)長10m。

4 結(jié)束語

針對(duì)水庫存在的病險(xiǎn)問題，采用相應(yīng)工程措施對(duì)攔河壩、溢洪道、放水洞等主要建筑物進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，消除了水庫工程安全的隱患，既保證了工程自身和水庫下游保護(hù)區(qū)的防洪安全，也保證了水庫在防洪、灌溉、養(yǎng)殖等方面的綜合效益的發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)

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