遼寧省松樹水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

劉 麗，付 欣，張小濤，姜 軍

（中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021）

遼寧省松樹水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

劉 麗，付 欣，張小濤，姜 軍

（中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021）

文章結(jié)合松樹大型病險(xiǎn)水庫的加固設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹了工程區(qū)地質(zhì)條件、擋水、泄水以及輸水建筑物結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)等，以及其在施工過程中需重點(diǎn)研究的問題。對(duì)于土石壩加固工程，采用板槽式混凝土防滲墻進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固效果還是不錯(cuò)的，對(duì)于基礎(chǔ)滲漏可以達(dá)到良好效果。

病險(xiǎn)水庫；除險(xiǎn)加固；樞紐布置；設(shè)計(jì)

我國在二十世紀(jì)中期修建了大批水庫工程，運(yùn)行至今，大多數(shù)出現(xiàn)了各種病險(xiǎn)隱患，成為防洪體系中的薄弱環(huán)節(jié)和很大的安全隱患。據(jù)《全國病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固專項(xiàng)規(guī)劃》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止到 2001年 7 月，我國現(xiàn)有水庫 87076 座，其中大中型水庫為 3717 座，大中型病險(xiǎn)水庫為 2433 座，占其總數(shù)的 65.456%。我國政府非常重視全國病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固建設(shè)，使之作為中央補(bǔ)助項(xiàng)目，按輕重緩急的原則加快完成加固建設(shè)。文中結(jié)合松樹大型病險(xiǎn)水庫的加固設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹了工程區(qū)地質(zhì)條件、擋水、泄水以及輸水建筑物結(jié)構(gòu)布置等特點(diǎn)及其在施工過程中需重點(diǎn)研究的問題。

1 工程概況

松樹水庫位于遼寧省瓦房店市松樹鎮(zhèn)境內(nèi)的復(fù)州河上游段，庫址以上河道長 45km，水庫控制流域面積 302.4km2。庫址距下游松樹鎮(zhèn) 2km，交通極為便利。

工程始建于 1970 年 6 月，當(dāng)時(shí)的主要任務(wù)是以防洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電，樞紐主要建筑物由主壩、副壩、溢洪道、引水系統(tǒng)及發(fā)電廠房組成。始建時(shí)水庫總庫容 9864×104m3，為Ⅲ等工程，主體建筑物按 3 級(jí)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)洪水為 100 年一遇（P= 1%），校核洪水為 500 年一遇（P=0.2%）。主壩基本壩型為粘土心墻砂殼壩，壩頂長 280m，最大壩高25.10m；副壩結(jié)構(gòu)型式同主壩，壩頂長 550m，最大壩高 11m；溢洪道位于副壩左岸岸坡上。引水系統(tǒng)位于主壩左岸，分主洞和發(fā)電支洞，主洞總長238.68m，直徑 2.0m，支洞長 43.5m，直徑 1.8m；塔式進(jìn)水口底板高程 92.0m。廠房為地面式，裝機(jī)容量 2×320kW。在 1982—1987 年間松樹水庫曾進(jìn)行了一次安全加固。

2003 年松樹水庫被核定為三類病險(xiǎn)水庫。除險(xiǎn)加固后松樹水庫總庫容為 1.671×108m3，為以城市供水為主、兼顧防洪的大（2）型Ⅱ等工程，除險(xiǎn)加固后樞紐主要建筑物由擋水主、副壩、泄水建筑物和輸水建筑物組成，主要建筑物級(jí)別為 2 級(jí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 500 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 5000年一遇，水庫正常蓄水位 111.30m。主壩布置在復(fù)州河主河道上，基本壩型為粘土心墻+頂部斜墻砂殼壩，壩頂長 304m，最大壩高 34.87m；副壩布置在水庫西北側(cè)，基本壩型為混合壩，由板槽式混凝土心墻石渣壩及漿砌石壩組成，壩軸線為折線型，壩頂總長 716.04m，最大壩高 16.58m；泄水建筑物為岸坡式溢洪道，布置在副壩左岸岸坡上，三孔泄流，溢流前緣總寬為 29m，挑流消能；引水系統(tǒng)位于主壩左岸，在原閘門井后 7.6m 遠(yuǎn)新建一豎井式閘門井，原進(jìn)水口 107.50m 高程以下結(jié)構(gòu)不變，107.50m 高程以上拆除重建。對(duì)原輸水洞進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)處理后，繼續(xù)利用。

2005 年加固工程開工建設(shè)，2008 年 12 月通過竣工驗(yàn)收，投入正常運(yùn)行。工程總投資為 6584.73萬元。

2 工程區(qū)水文及地質(zhì)條件

工程地處復(fù)州河流域，屬北溫帶季風(fēng)區(qū)，多年平均降水量為 640mm，多年平均蒸發(fā)量（E601）887.6mm，多年平均最大風(fēng)速為 17.2m/s。流域內(nèi)多年平均氣溫 9.3 ℃，極端最低氣溫-25.1 ℃，最大凍土深 115cm。

工程區(qū)屬低山丘陵區(qū)。主壩位于山間狹窄的“V”字型溝谷復(fù)州河主河段，河床寬度約 150m，左岸山頂高程為 165m，右岸為 138m，兩岸邊坡坡度 40°～30°；主壩出露基巖主要為石英砂巖夾粉砂巖，無全風(fēng)化巖石，強(qiáng)風(fēng)化深度 0～2m，以下為弱風(fēng)化巖石；心墻建基在弱風(fēng)化巖上。

副壩位于水庫西北側(cè)，兩岸地面高程 110.0m左右，中間低洼地段高程為 102.0m；出露地層巖性主要為花崗片麻巖，片麻狀構(gòu)造，主要成分為正長石、石英及黑云母等，巖石抗風(fēng)化能力差，風(fēng)化裂隙發(fā)育；心墻基槽建基于強(qiáng)風(fēng)化巖上，強(qiáng)風(fēng)化巖厚度 1.7～9.5m，透 水 率為 1.146～4.698l/（min·m· m），屬中等透水巖體；壩基未進(jìn)行防滲處理，副壩地基漏水嚴(yán)重，需進(jìn)行帷幕灌漿。

岸坡溢洪道緊鄰副壩左岸岸坡布置，原地面高程 102.0～115.0m，開挖后巖面高程 102.0～95.0 m。邊坡開挖高度約 20m，基巖以花崗片麻巖為主，地質(zhì)構(gòu)造較簡單。溢洪道堰基、陡槽段及挑坎段，均建于強(qiáng)風(fēng)化巖中下部，透水率 0.518～4.236l/（min·m·m），屬弱～中等透水巖體。

輸水洞位于主壩左側(cè)壩端，上游入口至下游出口總長 238.7m，全部于壩端巖體中經(jīng)過，輸水洞經(jīng)過處，以石英砂巖為主，巖石呈黃褐色，紫色及灰白色，裂隙發(fā)育，巖石脆硬強(qiáng)度高，多呈中一微風(fēng)化狀態(tài)。

3 工程建設(shè)內(nèi)容

擋水主壩布置在復(fù)州河主河道上，水庫西北側(cè)庫岸地勢低于正常蓄水位，在此部位布置擋水副壩和溢洪道，溢洪道布置在副壩左岸岸坡上，引水系統(tǒng)位于主壩左岸。這次除險(xiǎn)加固在不改變原工程樞紐布置的前提下，按安全鑒定確定的項(xiàng)目進(jìn)行：

3.1 主 壩

主壩基本壩型為底部粘土心墻頂部粘土斜墻石渣壩，壩頂長 302.789m，最大壩高 34.87m。原壩頂高程保持不變 （117.71m）；現(xiàn)有上下游壩坡在地震工況下失穩(wěn)，需將上游壩坡自馬道高程103.00m 以 上由 1∶2.75 用碾壓級(jí)配石渣 回 填 到1∶2.886；下游需將 103.74m 馬道高程以下邊坡由1∶2.0 放緩至 1∶2.5；拆除 1982 年加固、加高的部分壩體使用的工程塑料防滲體，鋪筑粘土斜墻防滲；上下游壩坡護(hù)坡石翻新；修建壩頂照明設(shè)置和壩體觀測設(shè)施。

3.2 副 壩

副壩基本壩型為混合壩，由板槽式混凝土心墻石渣壩及漿砌石壩組成，壩軸線為折線型，壩頂總長 716.04m （加固 段長 647.07m、 新 建段 長68.97m）， 最 大 壩 高 16.58m。 壩 頂 高 程 由 原117.30m 抬高到 117.71m，壩頂寬度由 4.50m 加寬到 5.00m；現(xiàn)有上下游壩坡需放緩培厚，上游壩坡放緩至 1∶2.75，下游壩坡放緩到 1：2.5～1∶2.1；對(duì)現(xiàn)有樁號(hào) 0+000.00～0+060.00m 漿砌石壩段，對(duì)上游破損壩體進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng)處理，重筑防滲面板；對(duì)現(xiàn)有樁號(hào) 0+060.00～0+647.07m 粘土心墻混合壩，沿原粘土心墻中心線開槽修筑 0.6m 寬的混凝土墻防滲，墻體預(yù)埋基礎(chǔ)灌漿管；樁號(hào) 0+647.07 m～0+716.04m 新建板槽式混凝土心墻石渣壩?，F(xiàn)有壩基未作防滲帷幕、滲漏嚴(yán)重，這次加固補(bǔ)做壩基防滲帷幕；上下游壩坡護(hù)坡石修補(bǔ)翻新；修建壩頂照明設(shè)置和壩體觀測設(shè)施；在副壩右壩頭增設(shè)回車場。

3.3 泄水建筑物

3.3.1 溢洪道

泄水建筑物為岸坡式溢洪道，位于副壩左岸壩頭，原有結(jié)構(gòu)全部拆除重筑。溢流堰基本堰型為駝峰堰，三孔泄流，溢流前緣總寬為 29m，挑流消能。堰上每孔設(shè)一扇平板工作閘門，共用一扇檢修閘門。工作閘門采用固定卷揚(yáng)啟閉機(jī)啟閉，檢修閘門采用移動(dòng)電動(dòng)葫蘆啟閉，電動(dòng)葫蘆“工”字梁軌道設(shè)于啟閉機(jī)排架前伸出的懸臂梁上。墩頂上游側(cè)設(shè) 3m 寬工作橋，下游側(cè)設(shè)寬 7.50m 的交通橋，橋面高程均為 117.71m，連接副壩及左岸交通。原有閘門啟閉設(shè)備整機(jī)報(bào)廢予以更新，恢復(fù)閘門供電設(shè)施。

輸水系統(tǒng)利用原洞線，對(duì)洞身破損裂縫部位進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng)，新建豎井式進(jìn)水塔。進(jìn)水塔內(nèi)布置一扇平板檢修鋼閘門，原有閘門啟閉設(shè)備整機(jī)報(bào)廢予以更新，重建閘門供電設(shè)施。原有溢洪道下游交通橋標(biāo)準(zhǔn)不夠、損壞嚴(yán)重，予以拆除重建。

3.3.2 泄水渠

泄水渠總長度約 830m，底寬 40m，兩側(cè)岸坡由于年久失修，局部已潰塌形成決口，部分渠段有嚴(yán)重淤積現(xiàn)象。結(jié)合大連理工大學(xué)的溢洪道及泄水渠整體水工模型試驗(yàn)，確定處理方案：保持泄水渠基本寬度為 40m，遇下游防汛交通橋處增加寬度到 60m，清除渠底原有的阻水物，渠底部不加襯砌。

3.4 輸水建筑物

3.4.1 豎井式進(jìn)水口

根據(jù)地形地質(zhì)情況，在原閘門井后 17.6m 新建豎井式閘門井，原進(jìn)水口 107.50m 高程以下結(jié)構(gòu)不變，107.50m 高程以上為滿足抗震要求需進(jìn)行拆除。豎井內(nèi)布置一道事故閘門，豎井段高17.53m，井內(nèi)布 置 爬梯， 井 壁順 水 流方向 厚0.80m，垂直水流方向厚 0.60m，在閘下段設(shè)兩個(gè)4m長漸變段，與原引水隧洞連接。

3.4.2 輸水洞加固

對(duì)輸水洞頂部進(jìn)行回填灌漿，對(duì)于隧洞內(nèi)表面破損混凝土和局部孔洞進(jìn)行鑿除清理后，用預(yù)縮水泥沙漿回填密實(shí)。

4 幾點(diǎn)體會(huì)

在可研初設(shè)前期設(shè)計(jì)階段，地質(zhì)條件一定要查清，尤其是 70、80 年代左右修建的工程，由于歷史原因工程資料不健全，要輔以必要的地勘工作做詳細(xì)的核查，以免遺漏。對(duì)于土石壩加固工程，采用板槽式混凝土防滲墻進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固效果還是不錯(cuò)的，對(duì)于基礎(chǔ)滲漏可以達(dá)到良好效果。

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2013-10-29