蛤蟆神水庫除險加固工程設(shè)計綜述

楊海艷

（山西省汾河二庫管理局，山西 太原 030012）

1 工程概況

蛤蟆神水庫地處呂梁市嵐縣王獅鄉(xiāng)蛤蟆神村，位于汾河一級支流嵐河的支流普明河上。水庫控制流域面積59km2，壩址以上河道長10.3km，流域平均寬度5.27km，縱坡33.5‰。

水庫由大壩、溢洪道和泄水灌溉洞組成。大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高26.5m，壩頂長335m，壩頂寬4m，壩頂高程1361.98m，未設(shè)防浪墻。大壩上游壩坡從下往上依次為1∶3，1∶2.5，變坡處設(shè)有1.5m寬的馬道。下游壩坡從下往上依次為1∶2.5，1∶2，變坡處設(shè)一1.5m寬的馬道。上游壩坡為干砌石護坡，下游壩坡為草皮護坡。大壩下游壩腳設(shè)排水棱體。溢洪道為開敞式土基溢洪道，末端為土基挑流，全長174m，堰頂高程1357.41m，由進口溢流段、泄槽段、出口挑流段三部分組成，設(shè)計最大泄量320m3/s。泄水灌溉洞位于大壩左岸，為壩下埋涵。全長129.6m，由進口段、進水塔段、無壓箱涵段、出口消力池段組成。泄水灌溉洞基礎(chǔ)座落在風化基巖上，設(shè)計泄量5.0m3/s。

2 存在問題

目前，蛤蟆神水庫樞紐建筑物存在不同程度的安全隱患，主要表現(xiàn)在幾方面：一是水庫防洪能力低、經(jīng)復核，水庫現(xiàn)狀防洪標準為20年一遇洪水設(shè)計，50年一遇洪水校核，未達設(shè)計標準。二是壩基、壩坡滲透破壞嚴重，雖未經(jīng)歷高水位考驗，大壩樁號0+080—0+110下游壩坡壩腳高8m處先后于1974年、1976年、1985年、1989年4次塌坑沉陷，經(jīng)歷次處理，但至今該處壩體、壩基仍存在管涌破壞問題。三是大壩壩基砂卵石層和右岸黃土臺地下覆古河道滲漏嚴重。四是下游壩坡不穩(wěn)定。經(jīng)復核計算，大壩最大斷面在設(shè)計、校核水位下，壩基滲透比降大于壩基允許水力比降，處于滲透破壞狀態(tài)；大壩下游壩坡在設(shè)計、校核水位下，壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)小于壩坡抗滑穩(wěn)定最小允許安全系數(shù)，下游壩坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。四是大壩下游排水棱體施工質(zhì)量較差，反濾料未過篩，級配不當，未按設(shè)計要求鋪筑。五是大壩無安全監(jiān)測設(shè)施。六是泄水灌溉洞進水塔交通橋年久失修，排架及橋板多處錯位，欄桿大多損毀，橋面鋼筋多處外露。七是泄水灌溉洞進口閘閥啟閉設(shè)備原設(shè)計為手電兩用，因未安裝電動系統(tǒng)僅能手動，且檢修閘閥失靈，工作閘閥漏水嚴重。八是溢洪道進口段翼墻端部擋土墻沿伸縮縫向溢洪道內(nèi)傾，一旦失穩(wěn)，溢洪道泄洪將危及壩坡安全。九是原設(shè)計中的溢洪道挑流鼻坎及溢洪道出口排洪溝大壩側(cè)防護工程，施工時未實施。溢洪道下覆黃土層具中等濕陷性，施工中未作處理。上壩公路跨溢洪道簡易橋不滿足防洪搶險要求。十是大壩管理站房屋為大壩建設(shè)期的簡易臨建房屋，目前多已坍塌。

經(jīng)鑒定，蛤蟆神水庫為3類病險水庫。為確保水庫安全運行，充分有效利用當?shù)厮Y源，必須對其除險加固。

3 除險加固方案

方案一：提高水庫防洪標準方案。采用壩頂設(shè)置防浪墻并加寬溢洪道方案，以提高水庫的防洪能力，不再加高壩體。

方案二：大壩壩體和壩基防滲處理方案。水庫大壩加固采用壩體單排高壓定噴防滲墻+壩基卵礫石覆蓋層雙排梅花型高壓定噴防滲墻方案。

方案三：溢洪道加固方案。由于蛤蟆神水庫現(xiàn)狀防洪標準不滿足規(guī)范要求，溢洪道需加寬至30m，且勘察中發(fā)現(xiàn)，溢洪道下覆地層為第四系上更新統(tǒng)坡洪積低液限粉土，具中等濕陷性。消除地基濕陷性，結(jié)合溢洪道加固及加寬至30m，確定將溢洪道全部拆除重建，對溢流堰段基礎(chǔ)采用8m深灰土擠密樁處理，泄槽段基礎(chǔ)方式為5m深翻夯，出口挑流段采用鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)。

4 除險加固設(shè)計

4.1 大壩加固設(shè)計

大壩壩體及壩基采用雙排高壓定噴灌漿方式防滲，其中下游排軸線與大壩軸線重合，主要防滲范圍為壩基砂粒石覆蓋層，并伸入壩體3m，伸入下側(cè)風化巖層1m，樁號范圍為大壩0+025—0+316；上游排防滲范圍為大壩壩體、壩基砂粒石層及右壩肩黃土臺地，樁號范圍為大壩0+000—0+447，最大深度44.77m。高壓定噴孔距2.0m，排距1.0m，梅花型布置。大壩壩頂加寬培厚后，壩頂寬5m，下游壩坡坡度自上至下分別為 1∶2.5，1∶2.75，變坡處設(shè)一馬道，寬 1.5m，高程1346.48m。樁號0+080—0+110下游壩坡距壩腳高8m處塌坑，開挖后原壩體土分層夯填處理。大壩原排水棱體下游側(cè)局部拆除，在原排水棱體下游側(cè)新筑排水棱體，排水棱體頂寬2.0m，上游側(cè)沿原排水棱體下游壩坡砌筑，下游壩坡1∶2，基礎(chǔ)伸入壩基2.0m，頂高程1339.64m，高5.36m。排水棱體總長128m。排水棱體與壩體及原排水棱體之間設(shè)2層反濾層和1層過渡層，厚1.1m，棱體與壩基卵礫石層之間設(shè)1層反濾層和1層過渡層，厚0.7m。

大壩上游壩坡為干砌片石護坡，厚0.3m，護坡下部為0.4m厚砂礫料墊層，現(xiàn)破損嚴重，按原厚度從現(xiàn)狀淤積高程至壩頂全部拆除重新鋪筑。下游壩坡設(shè)水平排水溝2條，垂直排水溝2條，全部拆除，按原斷面尺寸采用M7.5漿砌石重新砌筑。大壩原下游岸坡排水溝在大壩下游壩坡加寬培厚后被掩埋，新筑岸坡排水溝采用M7.5砂漿砌片石砌筑，梯形斷面，底寬0.5m，深 0.5m，邊坡 1∶1。

為提高水庫的防洪標準，根據(jù)調(diào)洪演算結(jié)果，壩頂上游側(cè)增設(shè)M7.5漿砌石防浪墻，墻高1.2m，寬0.5m。防浪墻基礎(chǔ)采用擴大基礎(chǔ)，基底寬2.4m，伸入壩體2.2m。防浪墻每隔10m設(shè)一道伸縮縫，縫寬2cm，縫內(nèi)填充瀝青麻絲。壩頂鋪設(shè)20cm厚泥結(jié)石路面，路面寬5m，路面橫坡2%，坡向下游側(cè)。下游側(cè)增設(shè)M7.5漿砌石排水溝，壁厚0.2m，過水斷面0.3m×0.3m，與下游壩坡排水溝銜接，完善排水系統(tǒng)。

4.2 溢洪道工程設(shè)計

進口溢流段長45m，由填土段、進口段、溢流堰組成。溢洪道進口段軸線與壩軸線垂直。其中進口填土段長 15m，填土最大寬度 50m，深 0～5m，坡度 1∶3，填土段采用0.4m厚干砌片石護坡，下設(shè)0.3m砂礫石墊層；進口段長20m，進口底寬由50m~30m。進口溢流段底板與側(cè)墻均為M7.5漿砌石結(jié)構(gòu)，側(cè)墻高5m，側(cè)墻為重力式擋土墻。進口段及溢流堰段基礎(chǔ)采用8m深灰土擠密樁處理，灰土樁直徑400mm，間距800mm，正三角形布置。

泄槽段長127m，底坡1/30，底寬30m。底板與側(cè)墻均采用M7.5水泥砂漿砌石結(jié)構(gòu)。泄槽段側(cè)墻為重力式擋土墻結(jié)構(gòu)，頂寬0.8m?；A(chǔ)進行翻夯處理，翻夯深度5m。

挑流段長7m，底寬30m。挑流鼻坎反弧半徑8m，鼻坎頂高程1353.83m。底板與側(cè)墻為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚1.2m。擋水墻高2.0m。板和側(cè)墻由兩排間距5.0m、排距4m，每排7根的C20鋼筋混凝土樁基支承，直徑0.5～1.0m，深度15m。

4.3 交通橋設(shè)計

在壩軸線延長線上新建1座跨溢洪道交通橋，位于溢洪道0+060處，交通橋軸線與溢洪道軸線夾角90°。交通橋為裝配式鋼筋混凝土空心板橋，長30m，分3跨，每跨長9m，橋墩寬1.5m。橋面行車道寬6m，兩側(cè)均設(shè)0.8m寬人行道，并設(shè)混凝土欄桿。

4.4 泄水灌溉洞進水塔啟閉機室及交通橋加固設(shè)計

本次除險加固設(shè)計擬將啟閉機室和交通橋拆除重建。新建交通橋長39.2m，分為5跨，除大壩側(cè)端跨長7.2m外，其余跨長均為8.0m。橋面采用π型帶橫肋梁式結(jié)構(gòu)。橋面維持原寬度，仍為2.5m，兩側(cè)設(shè)鋼筋混凝土欄桿，并與進水塔欄桿連接。橋下基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土排架，排架下為鋼筋混凝土擴大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深1.5m。

4.5 大壩觀測設(shè)計

根據(jù)工程實際，設(shè)置了大壩表面變形觀測、滲流壓力觀測和滲流量觀測等觀測項目。

5 結(jié)語

蛤蟆神水庫是一座防洪、灌溉綜合利用的?。ㄒ唬┬退畮臁Ｓ捎诖髩未嬖趪乐氐乃訚B流穩(wěn)定問題，水庫一直處在空庫庫汛、低水位運用狀態(tài)。通過對蛤蟆神水庫進行除險加固，可確保水庫工程安全運行，為充分有效利用當?shù)厮Y源提供保障。