桐柏縣三叉口水庫除險加固工程措施

馬 虎

（桐柏縣水利局，河南 桐柏474750）

0 引言

三叉口水庫位于河南省桐柏縣程灣鄉(xiāng)，位于唐白河流域石步河支流上，該水庫于1966年3月開工，1967年4月竣工，壩址以上控制流域面積1.05km2，主河道長1.4km，三叉口水庫工程等別為V等，主要建筑物級別為5級，水庫原設(shè)計防洪標準為20年一遇設(shè)計，200年一遇校核，校核洪水位112.49m（黃海高程系），相應(yīng)庫容25.80萬m3；設(shè)計洪水位112.00m，相應(yīng)庫容為19.89萬m3；興利水位110.3m，興利庫容15.6萬m3；死水位102.5m，死庫容為1.0萬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?。?）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113.42m，最大壩高13.8m，該水庫自1966建成以來。已運行四十多年，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，河南華北水利水電勘察設(shè)計有限公司編制了《河南省桐柏縣三叉口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，認為水庫為三類壩，屬病險水庫，工程存在以下問題：

（1）三叉口水庫位于桐柏縣程灣鄉(xiāng)，唐白河流域石步河支流上，下游有1條省道，程灣鄉(xiāng)政府所在地，三叉口等3個行政村，人口0.5萬人，耕地0.7萬畝，地理位置重要。

（2）經(jīng)復(fù)核，水庫防洪能力不滿足國家《防洪標準》GB50201-94規(guī)定要求。

（3）大壩沉降大，壩頂路面凹凸不平，迎水坡無墊層，護坡粒徑小，松動脫落，局部坍塌；大壩壩體面凹陷、隆起。大壩工程質(zhì)量不合格。

（4）根據(jù)大壩現(xiàn)場檢查情況，壩頂寬度較窄，不滿足規(guī)范要求，防浪墻扭曲變形、傾斜、裂縫，迎水坡凹陷、隆起，坡腳淘刷嚴重，背水坡局部塌凹陷、隆起?，F(xiàn)狀溢洪道無護砌，邊坡較陡。輸水洞進口段爬坡漏老嚴重。結(jié)構(gòu)安全性為C級。

（5）大壩壩體座于粉質(zhì)粘土上，壩基清基不徹底，多處滲水明流，壩坡多處散浸，兩壩肩存在接觸滲漏問題。滲流安全性為C級。

（6）根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，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，不需進行抗震安全復(fù)核。

（7）無大壩安全監(jiān)測設(shè)施，管理設(shè)施不完善。

綜上所述，三叉口水庫病險嚴重，為三類壩，急需進行除險加固。

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：

（1）大壩

大壩為粘土心墻壩，壩頂長113m，壩頂寬2.5m，最大壩高13.4m，大壩坡率上游為1：2.25，下游為1：2.0。大壩上游干砌石護坡掏刷嚴重，下游為自然草皮護坡，壩趾無排水體，壩腳滲水嚴重，滲水呈明流。

（2）溢洪道

溢洪道位于左岸壩肩，系開敞式明渠，梯形斷面，現(xiàn)狀進口高程底部高程102.5m，底寬5.5m，目前未護砌，下游未設(shè)消能設(shè)施。

（3）輸水洞

三叉口水庫在左右壩肩有兩個輸水洞。左輸水洞位于大壩樁號0+020處，進口段爬坡漏老化損壞嚴重，無啟閉設(shè)備，進口底高程102.5m，洞身為鋼筋混凝土圓涵，洞徑0.35m，最大泄量0.03m3/s；右輸水洞位于大壩樁號0+100處，進口段無爬坡漏，無啟閉設(shè)備，進口底高程105.8m，洞身為磚砌方涵，洞徑0.20m×0.3m（寬×高），最大泄量0.02m3/s。

（4）基礎(chǔ)設(shè)施

大壩無水尺，無滲流和變形觀測設(shè)施，無法對大壩進行安全監(jiān)測。大壩無管理房及專職管理人員，水庫無法正常興利運行。

2 除險加固工程措施

針對三叉口水庫工程中存在的問題，對水庫的大壩、溢洪道、輸水洞等建筑物進行除險加固。

2.1 大壩主體工程的除險加固

大壩加固設(shè)計主要包括壩頂工程、上游護坡工程、下游壩坡整修及排水導(dǎo)滲工程。

（1）壩頂工程

經(jīng)調(diào)洪演算，三叉口水庫現(xiàn)狀壩頂高程不滿足防洪要求，壩頂整修后仍需增設(shè)防浪墻。設(shè)計防浪墻高0.7m，寬0.25m，壩頂以下埋深0.6m。

壩頂原路面坑凹不平，本次設(shè)計對壩頂路面進行硬化處理。采用200mm厚泥結(jié)石路面，壩頂路面向下游側(cè)呈1%傾斜。下游側(cè)設(shè)0.15m寬混凝土路沿，整修后壩頂總寬3.0m。

（2）上游護坡工程

大壩上游設(shè)計采用C20現(xiàn)澆混凝土塊護坡，護坡坡度采用原坡度1：2.25，由壩頂護至103.37高程?，F(xiàn)澆混凝土板采用邊長2.0m×3.0m的長方形（沿壩軸線方向長3.0m，沿壩坡方向?qū)?.0m），厚12cm，混凝土板之間留5cm寬無砂混凝土縫，縫下鋪設(shè)40cm寬無紡?fù)凉げ肌Ｋ娇p下設(shè)防滑槽，槽深12cm。

（3）下游護坡整修

大壩下游坡度不一，本次加固全部整修為1：2.15，部分壩坡需削坡，部分壩段需回填。整修后下游壩坡采用草皮護坡。

（4）排水導(dǎo)滲工程

貼坡排水：設(shè)置在大壩下游，樁號0+012～0+113之間，主要用于導(dǎo)滲。貼坡塊石厚300mm，頂部高程105.5m。下設(shè)兩層反濾層，分別為厚200mm的種粗砂和厚200mm的5～20mm碎石。

排水溝：在壩腳設(shè)縱向排水溝，縱向排水溝凈過水凈斷面尺寸為0.3m×0.3m，在左右壩肩設(shè)岸坡排水溝，在樁號0+050處設(shè)橫向排水溝，岸坡排水溝和橫向排水溝過水凈斷面尺寸為0.3m×0.3m。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 大壩灌漿工程

根據(jù)地質(zhì)報告，在樁號0+032～0+088段，大壩壩體和壩基接觸帶存在滲漏問題，本次設(shè)計擬進行接觸帶充填灌漿，灌漿范圍為大壩樁號0+028～0+092，灌漿段長64m，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1.5m。共87孔。灌漿頂部高程設(shè)計為壩基線以上4m，底部至壩基線下1m。充填灌漿采用1：9水泥粘土漿,水泥采用42.5#水泥。

2.3 溢洪道加固設(shè)計

此次設(shè)計依據(jù)《防洪標準》(GB50201-94)，《溢洪道設(shè)計規(guī)范》(SL253-2000)及其它相關(guān)規(guī)范，本著投資節(jié)省的原則，對溢洪道按5級建筑物、20年一遇設(shè)計，200年一遇校核，取原溢洪道行洪斷面，對邊墻、底板進行襯砌。

（1）進口段，本次設(shè)計進口段布置樁號0-005～0+000，共長5.0m，底寬由8.5m收縮到5.5m，兩岸邊坡1：0.8，渠底為1：50的倒坡。

（2）控制段，本次設(shè)計進口段布置樁號0+000～0+010，共長10.0m，底寬5.5m，兩岸邊坡1：0.8，渠底水平，高程110.30m。

（3）明渠段：溢洪道控制段布置在樁號0+010～0+055，共長45.0m，底部坡降1：0.018，底寬5.5m，兩岸邊坡1：0.8。

（4）尾水渠段：溢洪道0+055～0+066段左岸坡及底坡進行開挖疏浚，右岸坡采用M7.5漿砌石擋土墻進行護砌，邊坡坡度1：0.8。

溢洪道護砌總長71.0m，護底混凝土及護坡漿砌石平均每10m分一道伸縮縫。縫寬2cm，閉孔低發(fā)泡沫塑料板填縫，縫表面灌瀝青。

2.4 交通橋設(shè)計

溢洪道襯砌后，有必要增建跨溢洪道處的交通橋，以滿足水庫防洪搶險要求。交通橋按公路II級荷載折減設(shè)計，上部為預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，下部為混凝土墩柱。

交通橋總長10.0m，共1跨。橋面凈寬3.5m，兩側(cè)護欄寬0.3m，總寬度4.1m，橋面由中心線向兩側(cè)有1.5%的橫坡以排除橋面積水。橋兩側(cè)設(shè)0.4×0.3m防撞墩，其上設(shè)置0.8m高鋼筋混凝土護欄。橋板放置在墩臺上的油氈支座上。

下部結(jié)構(gòu)采用混凝土墩臺，橋臺型式為重力式，臨水面豎直，背面坡度為1：0.4，頂寬0.6m，底寬1.48m，高2.2m，橋臺擴大基礎(chǔ)高度均為0.6m。

橋兩側(cè)設(shè)20cm厚C20混凝土引橋，混凝土橋面寬3.5m，坡度1：10，下部填砂壤土，兩側(cè)設(shè)漿砌石擋墻。

2.5 放水設(shè)施加固設(shè)計

對左右岸輸水洞進口段爬坡漏拆除重建，并增建啟閉機室和啟閉設(shè)備。新建爬坡漏共設(shè)5個進水孔，每個進水孔孔徑0.5m。最低一級進水孔高程為死水位102.5m，最高一級放水孔高程為108.5m。爬坡漏凈斷面尺寸0.6m×0.8m，洞身為0.3m厚C20鋼筋混凝土，坡比1：3.0。放水設(shè)備控制采用折懸臂鑄鐵閘門，3t手動葫蘆啟閉。

對右岸輸水洞，本次除險加固進行簡化設(shè)計，僅新建爬坡漏及踏步，購置3個折懸臂鑄鐵閘門，不設(shè)啟閉機室和啟閉機。新建右岸爬坡漏共設(shè)3個進水孔，放水級差1.6m，每個進水孔孔徑0.25m。最低一級進水孔高程為死水位105.8m，最高一級放水孔高程為109.0m。爬坡漏凈斷面尺寸0.6m×0.6m，洞身為0.2m厚C20鋼筋混凝土，坡比1：2.0，用踏步連接到右岸坡114.0m高程鄉(xiāng)村道路。

2.6 監(jiān)測設(shè)施設(shè)計

變形觀測：在樁號0+049處設(shè)置一個觀測縱斷面，布設(shè)3個表面觀測標點，各標點均為豎直位移與水平位移共用，安裝強制對中裝置。在縱斷面觀測線地基堅硬穩(wěn)固部位上各布置一個工作基點，共計2個工作基點。

另外，本次設(shè)計還在防水設(shè)備處增設(shè)一組水尺，進行上游庫水位觀測。

2.7 防汛路設(shè)計

目前三叉口水庫與外界沒有交通道路，無法進行水庫的防洪搶險和日常管理。因此有必要建設(shè)連接大壩與地方交通干道的專用防汛道路，本次設(shè)計新建防汛道路利用臨時施工道路路基。

新建防汛路位于大壩左岸側(cè)，由大壩左壩連接到地方村村通道路，全長1500m。本次設(shè)計路面總寬度設(shè)計為4.0m，中間為泥結(jié)石路面，厚20cm，寬3.0m，兩側(cè)各0.5m為路基保護體。路面由中心線向兩側(cè)設(shè)置1%的橫坡，以迅速排除路面積水。路肩采用粘土夯實，路面水通過公路肩漫流至路塹邊溝。為防公路被水流沖蝕，路肩兩側(cè)邊坡可人工植草。

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，促進了國民經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。