太相寺水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程方案淺析

王 磊，劉 濤

(寶雞市水利水電規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，陜西?寶雞?721000)

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太相寺水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程方案淺析

王 磊，劉 濤

(寶雞市水利水電規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，陜西?寶雞?721000)

通過對(duì)太相寺水庫(kù)運(yùn)行現(xiàn)狀和存在問題的分析，提出了對(duì)其進(jìn)行除險(xiǎn)加固的方案及措施，并對(duì)方案進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

水庫(kù)；除險(xiǎn)加固；方案

1 工程概況

太相寺水庫(kù)位于陜西省寶雞市鳳翔縣城以北約9 km處的糜桿橋鎮(zhèn)太相寺村，是1座鄉(xiāng)建鄉(xiāng)管水庫(kù)，屬韋水水系蟠桃河支流，主河槽長(zhǎng)4.265 km，比降3.1%，壩址以上控制流域面積3.5 km2。流域呈仿錘形，植被狀態(tài)良好，屬土石丘陵溝壑區(qū)。該水庫(kù)樞紐工程主要由大壩、溢洪道、放水建筑物組成。水庫(kù)原設(shè)計(jì)總庫(kù)容43.15萬(wàn) m3，其中有效庫(kù)容32.6萬(wàn) m3，調(diào)洪庫(kù)容10.6萬(wàn) m3，設(shè)施灌溉面積0.1萬(wàn)畝，是以防洪為主，兼有灌溉和養(yǎng)殖功能的Ⅴ等小(2)型水利工程。

大壩為均質(zhì)土壩，原設(shè)計(jì)壩高22.0 m，壩頂長(zhǎng)98.0 m，壩頂寬6.8 m，壩頂高程917.0 m，迎水坡為一坡到底，坡比1∶2.6，背水坡坡比1∶1.2，壩基高程895.0 m。壩體為粉質(zhì)壤土填料，設(shè)截水槽防滲，壩基截水槽和壩肩結(jié)合槽只開挖到黃土層上，未挖到基巖，覆蓋層為砂礫石?，F(xiàn)狀實(shí)測(cè)壩高為22.0 m，壩頂高程917.0 m，庫(kù)內(nèi)淤積高程913.20 m。大壩上游壩坡自上而下分別為1∶1.8、1∶2.6；下游壩坡分為三級(jí)，自上而下分別為1∶2.2、1∶3.0、1∶4.9。太相寺水庫(kù)淤積嚴(yán)重，淤積面每年抬升約1 m，已淤積將近20 m，實(shí)測(cè)已淤積17.3萬(wàn) m3。

溢洪道設(shè)在大壩右岸黃土層上，為開敞式土槽，矩形斷面，堰頂高程914.0 m，底寬3.2 m，深1.5 m，最大泄量8.07 m3/s，無(wú)泄槽及消能設(shè)施。由于年久失修，目前溢洪道已全部淤堵，原泄槽位置被村民利用修整為與壩頂同高的通村便道。

臥管式放水洞位于大壩左岸，現(xiàn)放水臥管僅有3級(jí)可見，其余均已被淤埋，放水洞出口堵塞較為嚴(yán)重。臥管放水孔孔徑0.37 m，臺(tái)階高差0.36 m。放水洞為城門洞式，寬度0.8 m，高1.5 m，設(shè)計(jì)放水最大流量0.3 m3/s。

該水庫(kù)于1970年8月動(dòng)工興建，1976年12月建成蓄水。自運(yùn)行以來(lái)，為灌區(qū)的農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)，為改善灌區(qū)群眾生產(chǎn)和生活條件發(fā)揮了積極作用，給灌區(qū)帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但在工程建設(shè)過程中，受時(shí)代因素影響，勘察設(shè)計(jì)等前期工作不足，施工又是群眾土法上馬，急于求成，忽視質(zhì)量，建成投入進(jìn)行后，主體工程大壩、溢洪道存在問題甚多，致使水庫(kù)一直處于低水位帶病運(yùn)行狀態(tài)。

2 存在問題

(1)水庫(kù)調(diào)蓄防洪能力低。由于水庫(kù)大壩存在不安全因素，為此多年一直處于低水位運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)蓄防洪能力低。

(2)大壩存在穩(wěn)定與滲漏問題。大壩迎水坡未砌護(hù)，水庫(kù)淤積嚴(yán)重，目前上游面距壩頂僅2 m左右。大壩背水坡面不平整，已長(zhǎng)滿雜草，部分地區(qū)出現(xiàn)塌陷，左岸下游坡腳處有滲水現(xiàn)象，由于滲水逸出點(diǎn)的抬高，壩坡腳反濾體破壞嚴(yán)重。大壩填筑質(zhì)量差，壩體有幾處裂縫和塌坑，壩基結(jié)合槽淺，未截?cái)嗌奥咽瘜樱赡艽嬖趬位鶟B漏。2008年5月12日汶川大地震后，在檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)大壩有幾處裂縫、塌坑，有嚴(yán)重滲漏的安全隱患。

(3)泄放水建筑物損害嚴(yán)重。大壩溢洪道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，施工質(zhì)量差，易滑塌，斷面不規(guī)則。建成至今，已失去了應(yīng)有的泄洪功能，現(xiàn)已被群眾整修為進(jìn)村道路，每遇汛期，均要投入大量勞力才能清理1條簡(jiǎn)易泄水道。臥管式放水洞現(xiàn)僅有3級(jí)臺(tái)階可見，其余均已被淤埋，放水洞出口堵塞較為嚴(yán)重。

(4)大壩未設(shè)安全監(jiān)測(cè)設(shè)施。水庫(kù)無(wú)安全監(jiān)測(cè)設(shè)施，無(wú)壩體表面變形、浸潤(rùn)線、滲漏觀測(cè)設(shè)施，水庫(kù)上游無(wú)水文觀測(cè)站，無(wú)雨量站。對(duì)庫(kù)水位觀測(cè)一直采取估算法，給工程的安全運(yùn)行與管理造成了困難，無(wú)法掌握大壩內(nèi)在的病險(xiǎn)情況。

(5)水庫(kù)管理設(shè)施不健全。水庫(kù)無(wú)防汛搶險(xiǎn)道路，壩面無(wú)照明設(shè)施，如遇險(xiǎn)情，無(wú)法實(shí)施搶險(xiǎn)。管理站無(wú)管理房等相應(yīng)的配套管理設(shè)施，給管理人員帶來(lái)不便。

3 加固措施

3.1 大壩加固處理

大壩壩頂加高設(shè)計(jì)。經(jīng)過壩頂高程復(fù)核可知，太相寺水庫(kù)大壩現(xiàn)狀實(shí)測(cè)壩高為917.00 m，比校核洪水位時(shí)要求的壩頂高程918.50 m低1.5 m。綜合考慮大壩的穩(wěn)定及施工難度，本次設(shè)計(jì)將壩頂加高0.3 m(即加高至917.30 m)，并在壩頂迎水側(cè)設(shè)計(jì)1.2 m高鋼筋混凝土防浪墻，防浪墻頂高程為918.50 m。

迎水坡改造處理。上游壩坡抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。原上游壩坡設(shè)有干砌塊石護(hù)坡，但大壩運(yùn)行多年，局部發(fā)生不均勻沉降，導(dǎo)致現(xiàn)狀壩體上游坡面凹凸不平，干砌塊石護(hù)坡殘缺不全，也未鋪設(shè)反濾層。本次設(shè)計(jì)對(duì)上游壩坡淤積面(高程913.20 m)以上至設(shè)計(jì)壩頂917.30 m之間進(jìn)行整修，重新鋪設(shè)反濾層和六邊形混凝土預(yù)制塊護(hù)坡。

背水坡改造處理。下游壩坡抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。故本次設(shè)計(jì)不對(duì)下游壩坡做削坡或培厚處理，僅對(duì)局部進(jìn)行必要的整平處理，即背水坡坡比由上到下分別為1∶2.0和1∶3.0；并在高程909.00處設(shè)4.5 m寬戧臺(tái)，沿戧臺(tái)內(nèi)側(cè)設(shè)d30混凝土“U”型縱向排水溝，沿岸坡設(shè)d30混凝土“U”型橫向排水溝。

3.2 增設(shè)排水棱體

水庫(kù)運(yùn)行幾十年來(lái)，原排水棱體已被坍塌物掩埋，無(wú)法發(fā)揮正常功能。本次加固擬定新建排水棱體，確定新增棱體頂部高程898.00 m，頂寬2.0 m，迎水坡坡比1∶1.0，背水坡坡比1∶1.5。新增排水棱體能有效地降低壩體浸潤(rùn)線和防止壩坡土料的滲透變形，可支撐下游壩坡，增加穩(wěn)定性，保護(hù)壩腳不受沖刷。

3.3 放水建筑物加固設(shè)計(jì)

太相寺水庫(kù)臥管式放水洞位于大壩左岸，放水洞為城門洞式，寬0.8 m，高1.5 m，設(shè)計(jì)放水最大流量0.3 m3/s。臥管放水孔孔徑0.37 m，臺(tái)階高差0.36 m，現(xiàn)放水臥管僅有3級(jí)可見，其余均已被淤埋，放水洞出口堵塞較為嚴(yán)重。

對(duì)放水能力進(jìn)行校核滿足要求。本次設(shè)計(jì)對(duì)原放水臥管淤積高程以上部分進(jìn)行拆除重建，淤積面以下保留原放水臥管；對(duì)放水洞及出口段進(jìn)行清淤，放水洞延伸10 m，外接放水渠道。

3.4 溢洪道加固設(shè)計(jì)

原溢洪道設(shè)在大壩右岸黃土層上，為開敞式土槽，矩形斷面，堰頂高程915.0 m，底寬3.2 m，深1.5 m，最大泄量8.07 m3/s，無(wú)泄槽及消能設(shè)施。由于年久失修，目前溢洪道已全部淤堵廢棄，原泄槽位置被村民利用修整為與壩頂同高的通村便道。針對(duì)溢洪道現(xiàn)狀，為保障大壩泄流通暢，確保大壩安全，本次除險(xiǎn)加固在原溢洪道位置新修溢洪道。

太相寺水庫(kù)淤積嚴(yán)重，淤積高程已至913.20 m。本次溢洪道堰頂高程為915.00 m，設(shè)計(jì)最大洪峰為200年一遇校核洪峰64 m3/s,最大泄量經(jīng)調(diào)洪為58 m3/s。經(jīng)試算，當(dāng)堰頂寬度為7.70 m時(shí)，堰頂過流58 m3/s，滿足200年一遇校核洪水位917.30 m，故最終選堰頂寬度8.0 m，堰長(zhǎng)3 m，堰高1.5 m。溢洪道水平長(zhǎng)度共98.88 m，溢洪道溢流段為梯型斷面，邊坡比為1∶0.5，為0.5 m厚 M7.5漿砌塊石砌筑。底板為0.5 m厚 M7.5漿砌塊石，上襯0.15 m厚C20鋼筋混凝土；底板以下鋪設(shè)0.25厚碎石墊層，設(shè)DN80縱橫向排水。溢洪道每10 m設(shè)1處伸縮縫，每塊地板前端設(shè)0.8 m齒墻1道。溢洪道下段設(shè)6 m長(zhǎng)消力池1座，消力池深0.8 m，后接5.5 m平順段與下游河道相連。

本次設(shè)計(jì)在溢洪道上新建交通橋1座，位于溢洪道樁號(hào)0+010.4處，橋面寬4 m、長(zhǎng)9 m，凈跨7.40 m；左接大壩壩頂，右接通村路，橋頂高程917.30 m，與大壩加高后壩頂同高，基礎(chǔ)底高程911.35 m。橋板為0.40 m厚C25現(xiàn)澆鋼筋混凝土面板，臺(tái)身高4.45 m，為現(xiàn)澆C20混凝土，基礎(chǔ)采用C15毛石混凝土。

3.5 大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

根據(jù)太相寺水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的實(shí)際情況，本次設(shè)計(jì)僅增設(shè)水文、氣象觀測(cè)設(shè)施。水文、氣象觀測(cè)項(xiàng)目包括上游水位和降雨量觀測(cè)。設(shè)計(jì)在大壩迎水側(cè)踏步一側(cè)設(shè)置1個(gè)水庫(kù)水位標(biāo)尺，在樞紐合適部位布置1個(gè)降雨量觀測(cè)的雨量筒。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過對(duì)太相寺水庫(kù)工程運(yùn)行現(xiàn)狀以及水庫(kù)存在的安全隱患的介紹和分析，提出了適宜的除險(xiǎn)加固措施。這一系列措施在技術(shù)上可靠，施工上方便可行，工程投資較小。水庫(kù)除險(xiǎn)加固后，可徹底消除大壩的安全隱患，使大壩發(fā)揮攔洪、養(yǎng)殖和灌溉等綜合效益。該水庫(kù)除險(xiǎn)加固的成功實(shí)施將對(duì)類似工程起到一定的借鑒和參考作用。

[1] 謝 諫.淺談某小型水庫(kù)的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)業(yè)家,2013(2) .

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責(zé)任編輯 吳 昊

2015-04-22

王 磊(1982-)，男，工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。E_mail:21857792@qq.com