磨道河水庫更新改造設(shè)計(jì)簡述

劉科良

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

磨道河水庫是一座以防洪、灌溉為主，兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖的小（二）型水庫?？値烊?4.9萬m3，其中死庫容13.2萬m3，調(diào)節(jié)庫容13.68萬m3，調(diào)洪庫容41.7萬m3。壩址以上流域長度14.1km，控制流域面積54.1km2，平均縱坡21.79‰，流域內(nèi)上游植被較差，水土流失嚴(yán)重，下游多為耕地，植被條件一般。水庫可保護(hù)下游2個(gè)村莊、0.11萬人、80hm2耕地、1800間房屋、北同蒲鐵路3km的生命財(cái)產(chǎn)安全。

水庫興建于1967年，現(xiàn)狀樞紐工程由大壩、溢洪道、泄洪閘等組成。大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高8.2m，壩頂長195.0m，壩頂寬4.0m。壩頂高程1027.72～1028.09m，素土路面，無防浪墻。大壩上下游壩坡均為1∶2，下游壩坡無排水設(shè)施。

2 存在問題

水庫自建成運(yùn)行以來，對促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展發(fā)揮了重要作用，但經(jīng)多年運(yùn)行，出現(xiàn)了諸多安全隱患，主要表現(xiàn)在以下方面：

一是庫區(qū)淤積嚴(yán)重，淤積厚度達(dá)6m。水庫防洪能力低，現(xiàn)實(shí)際防洪能力不滿足規(guī)范要求的10年一遇洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、20年一遇洪水校核標(biāo)準(zhǔn)。

二是大壩壩基主要為全新統(tǒng)洪沖積級配不良礫夾級配不良砂層，結(jié)構(gòu)松散，具中等透水性，下伏為下更新統(tǒng)低液限黏土層，為相對隔水層。建壩時(shí)壩基未做截水槽，壩基級配不良礫夾級配不良砂為壩基滲漏層，壩基存在滲漏和滲透穩(wěn)定問題。

三是溢洪道為土基，抗沖刷能力低，不能保證溢洪道的安全泄洪。

四是泄洪閘損壞較嚴(yán)重，地基土主要為上更新統(tǒng)低液限粉土，結(jié)構(gòu)松散，抗沖刷能力低。為充分發(fā)揮水庫效益，必須對其進(jìn)行更新改造。

3 更新改造設(shè)計(jì)

3.1 大壩改造設(shè)計(jì)

3.1.1 庫區(qū)清淤

由于水庫淤積嚴(yán)重，為使水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到規(guī)范要求，通過對水庫清淤，結(jié)合泄洪設(shè)施的改造，使水庫防洪能力達(dá)到10年一遇設(shè)計(jì)、20年一遇校核的防洪標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)清淤底高程1023.00m，邊坡1∶3。

3.1.2 壩基防滲設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，設(shè)計(jì)對大壩B0+032—B0+172段采用高壓噴射灌漿。高壓噴射防滲墻中心線布置在大壩軸線上，主要設(shè)置在砂卵石層地段內(nèi)，垂直方向高程 1023.00～1015.00m，防滲墻高度 3.0～6.0m，長度140m。防滲墻上端伸入壩體內(nèi)2m，下端深入相對不透水層1m。高壓噴射灌漿采用單排雙管法，擺噴60°對接，孔距2m，共布設(shè)71個(gè)孔。

3.1.3 壩頂結(jié)構(gòu)

根據(jù)洪水調(diào)節(jié)計(jì)算及壩頂超高復(fù)核計(jì)算結(jié)果，結(jié)合壩頂路面改造，設(shè)計(jì)壩頂高程1028.00m，不需設(shè)防浪墻。壩頂設(shè)泥結(jié)石路面，路基為原路面，壩頂寬6.0m，路面橫坡3%，坡向下游側(cè)。壩頂下游側(cè)設(shè)20cm×20cm的漿砌石排水溝，漿砌石厚300mm。

3.1.4 大壩上壩坡

大壩上游壩坡坡比1∶2，干砌石護(hù)坡?lián)p壞嚴(yán)重。本次設(shè)計(jì)對大壩上游壩坡面整修，整修后壩坡為1∶3，設(shè)干砌石護(hù)坡，厚300mm，砂礫石墊層厚300mm。

大壩下游壩坡為1∶2，無防護(hù)，雜草及灌木叢生。本次設(shè)計(jì)擬對下游壩坡面整修，整修后壩坡1∶2.5。為防止雨水漫流沖刷下游坡面，設(shè)草皮護(hù)坡。下游壩坡設(shè)貼坡排水。貼坡排水頂部高程1024.00m，頂寬2.25m，底腳設(shè)排水溝。坡面自上而下依次鋪設(shè)300mm厚干砌石、300mm厚碎石反濾層、300mm厚粗砂反濾層。

3.2 溢洪道改造設(shè)計(jì)

溢洪道位于大壩右岸，距大壩約230m，現(xiàn)狀地形較平坦，為筑壩時(shí)取土形成的一平緩臺地。改造后的溢洪道由引渠段、控制段、泄槽段、出口消能段及出水渠五部分組成。設(shè)計(jì)泄量66.5m3/s，校核泄量105.0m3/s。

溢洪道全長154.50m。底板與側(cè)墻均為M7.5漿砌石結(jié)構(gòu)，底板厚0.6m，側(cè)墻為漿砌石重力式擋墻，底板與側(cè)墻均設(shè)置縱橫伸縮縫，間距10～15m，縫寬20mm，縫內(nèi)設(shè)橡膠止水帶、瀝青木板及塑料膠泥密封膏。迎水面采用200mm厚的C30素混凝土護(hù)面，并在表層設(shè)直徑10mm的鋼筋網(wǎng)，間距200mm×200mm。

引渠段長22.0m，底板高程1023.00～1025.00m，寬58.4~26m，底坡為1∶11的倒坡。進(jìn)口為喇叭形，左側(cè)擋墻長15.6m，右側(cè)擋墻長41.0m，為漿砌石結(jié)構(gòu)，高2.5m。

控制段為寬頂堰，長15m，堰頂高程1025.00m，堰頂總寬26m，堰上部設(shè)交通橋，橋墩厚1.0m，扣除2個(gè)橋墩總厚2.0m，底部凈寬24.0m。交通橋?yàn)轭A(yù)制C25鋼筋混凝土空心板橋，橋面寬3.25m，交通橋長27.6m。路面采用C30混凝土，橋上下游分別與壩頂及原有路面相接。

泄槽段總長70.0m，底寬26m，底坡1∶17.5。兩側(cè)擋墻高出底板1.9～3.0m。底板上的縱橫伸縮縫下設(shè)排水盲溝，溝內(nèi)填充碎石和排水花管。

出口消能段采用底流消能，長16.3m。消力池采用矩形斷面，底板高程1021.00m，底寬16m，兩側(cè)擋墻高出底板3.0m。底板與側(cè)墻連接處設(shè)縱向伸縮縫，縫下設(shè)排水盲溝，溝內(nèi)填充碎石和排水花管。消力池出口設(shè)消力坎，坎高1.3m，坎厚800mm。

出水渠段總長31.2m，底板高程1020.80m，寬26m，底坡1∶156。左側(cè)擋墻長16.0m，右側(cè)擋墻長46.0m。兩側(cè)擋墻平面布置為弧線形，高度1.8～3.0m。

除引渠段外，其余均采用設(shè)3∶7灰土加固，兩側(cè)墻3∶7 灰土厚 50cm，底板 3∶7 灰土厚70cm。

交通橋處采用灰土擠密樁，樁徑0.4m，樁距1m，樁深6m。

3.3 泄洪閘改造設(shè)計(jì)

泄洪閘位于大壩右岸的溢洪道和大壩之間，距大壩約90m，現(xiàn)泄洪閘閘前淤積嚴(yán)重，閘體已全部毀壞。本次設(shè)計(jì)對泄洪閘全部拆除重建。設(shè)計(jì)洪水位時(shí)閘流量60.3m3/s，校核洪水位時(shí)閘流量73.8m3/s。

泄洪閘為“一”字形布置，3孔，每孔凈寬2.0m，中墩厚1.5m，整個(gè)閘室寬9.0m，順?biāo)鞣较蜷L度10m，閘室上部設(shè)啟閉機(jī)工作平臺。閘室上游設(shè)進(jìn)口過渡段，采用扭面與直墻結(jié)合的形式，扭面段長5m，底寬由進(jìn)口的17m過渡到閘室前的9.0m。閘室下游分別設(shè)消力池和出口過渡段，消力池長15.0m，底寬9.0m；出口扭面過渡段長10m，底寬9.0m，與下游泄洪渠銜接。經(jīng)計(jì)算，閘室上下游過渡段的邊墻高度均為2.7m。

泄洪閘閘室為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板厚1.0m，中墩厚1.5m，邊墩為重力式擋土墻，墻高5m；上部為排架結(jié)構(gòu)，排架柱間距2.85~3.1m，斷面尺寸0.4m×0.4m，排架梁斷面尺寸0.4m×0.4m。閘室上下游過渡段底板均為混凝土結(jié)構(gòu)，厚0.3m，邊墻為漿砌石結(jié)構(gòu)，墻高1～5m；消力池段底板為混凝土結(jié)構(gòu)，厚0.5m，邊墻為漿砌石重力式擋土墻，墻高4m。

泄洪閘交通橋位于泄洪閘下游側(cè)，緊靠閘室布置。橋面寬6m，橋面采用鋼筋混凝土板式橋，橋面板厚0.3m，其上部設(shè)C30細(xì)石混凝土鋪裝層。

4 結(jié)語

通過對磨道河水庫采取一系列的更新改造措施后，水庫達(dá)到了現(xiàn)行規(guī)范要求，可確保其更好地發(fā)揮應(yīng)有效益。