北坑水庫除險加固方案的設計與體會

摘 要：目前，北坑水庫存在種種安全隱患，是病險水庫，嚴重威脅著下游人民生命財產(chǎn)的安全。為此，這里分析了北坑水庫病險的基本情況，并結(jié)合實際提出了排除病險的相關意見和處理措施，以保證北坑水庫的安全運行，并從中總結(jié)出了水庫除險加固的幾點體會。

關鍵詞：北坑水庫；安全隱患；除險加固；

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-08-00-02

一、基本概況

北坑水庫位于紫金縣紫城鎮(zhèn)（原附城鎮(zhèn)）橫徑村境內(nèi)，工程所屬河流是東江一級支流的康禾河，距離紫城鎮(zhèn)5 km。壩址以上集雨面積0.87 km2，干流長度2.12 km，河流坡降0.050554。

北坑水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水涵管等三大部分組成。壩體為均質(zhì)土壩，壩頂高程200.0m，壩頂長55m，壩頂寬2.8m；原設計的校核洪水位199.8m，相應庫容16.5萬m3，設計洪水位199.5m，相應庫容15.7萬m3，正常蓄水位198.0m，相應庫容14.2萬m3；大壩上下游坡坡比均為1：2.5，下游坡壩腳設棱體反濾排水；現(xiàn)輸水涵為φ0.4m的砼包瓦涵管；溢洪道為開敞式的自由泄流，堰形為寬頂堰，堰頂寬6m，堰頂高程為198.0m。

該水庫始建于1954年9月，竣工于1955年12月，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖的?。?）型水庫，設計年供灌溉水能力54萬m3/年，水庫主要任務是解決下游紫城鎮(zhèn)橫徑村1000畝農(nóng)田的灌溉用水所需。如失事將影響耕地1500畝，人口2100人，村莊1.3km。

二、氣象水文

該地區(qū)屬南亞熱帶季風區(qū)，氣候溫和，雨量充沛。多年平均氣溫為20℃，最高氣溫為36℃，最低氣溫為4℃，無霜期為320天。該地區(qū)多年平均降雨量為1761.1mm，年平均相對濕度為81%，年平均年蒸發(fā)量為1532.6 mm。流域內(nèi)無實測水文資料，洪水復核計算采用《廣東省暴雨參數(shù)等值線圖》查算暴雨參數(shù)。

三、存在的安全隱患和除險加固措施

1、大壩

（1）存在隱患。主壩加固培厚前，其斷面尺寸壩高13.0m，壩頂寬2.8m，壩坡坡度前坡1：2.5、后坡1：2.5，未達《水工設計手冊》（土石壩分冊）中有關經(jīng)驗壩頂寬度值要求，大壩壩體植物滋生嚴重， 壩體填筑質(zhì)量差，存在滲流安全隱患；輸水涵混凝土表層風化露砂，鋼筋已經(jīng)銹蝕，通氣管破損，門蓋銹蝕嚴重，局部破損，不能正常止水；大壩的上游坡采用干砌塊石護坡，基本平整；壩頂為泥結(jié)石路面，基本平整；路緣墻基本完整；下游坡采用草皮護坡，基本平整，未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫；壩腳未建量水堰，反濾棱體排水設施不夠高，基本正常。

（2）加固措施。

1）、壩體防滲處理：北坑水庫在涵管加固時可將水位將至死水位，壩體的上游坡防浪采用混凝土護坡設計，混凝土厚0.12m。

2）、壩高：經(jīng)調(diào)洪演算及壩高復核計算，壩頂高程確定為200.60m，該水庫現(xiàn)壩頂高程為200.00m，未達到設計要求，根據(jù)該水庫的實際情況和滿足工程總體布置的要求，在壩頂上游側(cè)設置一條高0.6m防浪墻。防浪墻頂?shù)母叱虨?00.60m。

3）、壩坡：壩坡的坡比通過壩坡穩(wěn)定分析計算確定，最大壩高13.0m，壩體培厚采用向下游側(cè)培厚，迎水坡死水位以上在原干砌石面現(xiàn)澆一層12cm厚的混凝土護坡。背水坡195.50m高程設一條馬道，按照1：2.5的坡比培厚，坡面采用草皮護坡。上游壩坡設置沿山邊墻及行人步級，下游壩坡設置排水溝及行人步級。

4）、壩身排水：下游棱體反濾排水頂高程為189.80m，高度達不到設計要求，本次設計對下游棱體反濾排水進行部分拆除后進行加高培厚，加固后的反濾頂高程為191.00m，設置集水溝，壩體下游設置量水堰。

5）、壩頂：壩頂寬5.0m，壩頂采用泥結(jié)石路面。壩頂上游側(cè)設置防浪墻，墻高0.6m，下游側(cè)設置路緣石。

2、溢洪道

（1）存在隱患。溢洪道未完建，左岸墻無襯砌，右岸墻漿砌石襯砌不夠高，溢洪道為漿砌石襯砌，有部分老化脫落現(xiàn)象，過洪時不能達到防沖要求。溢洪道左岸山體開挖坡度較陡，存在水土流失和滑坡現(xiàn)象，堵塞溢洪道正常泄洪。消力池淤積嚴重，消能出口歸河處未作處理，泄洪時沖刷山體坡腳，易引起山體塌方，從而堵塞溢洪道，不利于泄洪，危及溢洪道和大壩的安全。

（2）加固措施。根據(jù)SL252—2000《水利水電工程等級劃分及洪水標準》的有關規(guī)定，溢洪道為5級建筑物，設計洪水標準為20年一遇，校核洪水標準為200年一遇。按溢洪道洪水標準對原溢洪道進行拆除后重建，加固后的溢洪道基本保持原有形式，主要組成部分有：進口控制段、泄槽段、消力池段、出口歸河段。

溢洪道采取開敞式溢洪道。進口采用寬頂堰，堰寬6.0m，長6.0 m，下接陡坡，陡坡段長54.0米，其中前段長33.0米，陡坡坡度i=1/5，后段長21.0米，陡坡坡度i=1/2.5，陡坡末端接消力池底流消能后歸河。

3、輸水涵管

（1）存在隱患。北坑水庫工程輸水涵管為壩內(nèi)埋管，設于右岸的壩體內(nèi)。涵管為φ0.4米砼包瓦涵管，采用斜拉式進水口。輸水涵管澆制與大壩填土是同時施工的。在施工期立模、鋼筋制安、混凝土制作、運輸、插漿等都是人力操作的。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，瓦涵曾經(jīng)發(fā)生過破碎堵塞現(xiàn)象，后疏通；輸水涵管管徑小，對涵管檢查帶來不便，且不安全。

（2）加固措施。由于水庫建于五十年代，運行已久及當時施工條件、生產(chǎn)設備極為不科學，大都是人工填土而成，砼涵存在破損情況，對大壩安全是一個隱患。本次加固對輸水涵管進行更換，改為ф80cm砼圓涵，全長47.0m，出口并作消能處理。

四、體會

2011年9月8日紫金縣紫城鎮(zhèn)人民政府組織有關方面的領導、專家在對大壩安全分析評價的基礎上，依據(jù)水利部《水庫大壩安全鑒定辦法》中的有關規(guī)定，對北坑水庫大壩進行了安全鑒定，綜合鑒定為三類壩，同時，對其除險加固進行了初步設計，得出幾點體會：

1、設計部門和地勘部門要相互協(xié)作、印證；對取得的成果要認真分析和統(tǒng)計，尤其是土工試驗成果和一些滲流監(jiān)測成果，對出現(xiàn)的一些反?，F(xiàn)象應認真研究，提出符合實際的設計參數(shù)，以確定合理經(jīng)濟可靠的除險加固方案。

2、在比較處理方案時既要采用新技術，又要體現(xiàn)經(jīng)濟合理可靠的原則。不要盲目過大追求安全度，“上堵”和“下排”方案一起上。對一些低壩，不要盲目崇拜新技術，不管方案的可操作性和壩基的可灌性，只要是防滲就采用再造塑性砼墻加帷幕灌漿等先進技術方案，忽視簡單明了的壓蓋排滲等便于施工和質(zhì)量檢查的處理方法，造成不必要的浪費。

3、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)建設應按水利部頒發(fā)的《土石壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》進行，充分利用原有設施，結(jié)合需要監(jiān)測的部位增設觀測斷面，以滲流觀測為主，配齊必要的觀測設施，推行自動化實時監(jiān)測，以人工監(jiān)測復核，建立可靠安全的自動化的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，一步實施到位。主要監(jiān)測項目應包括：壩體變形觀測、壩體滲流壓力監(jiān)測、壩基滲流壓力監(jiān)測、繞壩滲流監(jiān)測、地震監(jiān)測、庫水位和下游水位監(jiān)測、壩區(qū)雨量監(jiān)測等項目。