金子河水庫除險加固設(shè)計

王豐鍵

（臨汾市水利勘測設(shè)計院 山西 臨汾 041000）

1 工程概述

金子河屬于臨汾盆地東部汾河水系巨河一級支流，發(fā)源于賀家村東、下莊村北，在劉村匯入巨河水庫，主河道縱坡28.10‰。金子河水庫位于臨汾市堯都區(qū)縣底鎮(zhèn)許村東北，是一座以灌溉為主兼有防洪、養(yǎng)殖的小型水庫，壩址以上控制流域面積23.40km2。設(shè)計水庫總庫容99萬m3，水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水管組成。該水庫興建于1976年4月，1982年6月竣工投入運行。大壩壩體為均質(zhì)土壩，最大壩高27.00m，壩頂高程為582.00m，壩頂長150m，壩頂寬3m。溢洪道位于大壩左岸，為寬淺式矩形斷面。輸水管進(jìn)口型式為臥管，臥管位于庫區(qū)左岸，進(jìn)口高程561.00m。工程等別為Ⅴ等，按照《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）規(guī)定，設(shè)計洪水為20年一遇，校核洪水為200年一遇。

金子河水庫除險加固工程2009年7月，由省水利廳組織有關(guān)專家結(jié)合安全鑒定報告進(jìn)行了現(xiàn)場察看和技術(shù)評審，安全鑒定結(jié)論為三類壩。2010年10月，完成《臨汾市金子河水庫除險加固工程初步設(shè)計報告》。2011年3月，完成《臨汾市金子河水庫除險加固工程技施設(shè)計報告》并開始組織工程施工。

2 水庫現(xiàn)狀

水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水管組成。本節(jié)先對水庫現(xiàn)狀進(jìn)行陳述（現(xiàn)狀為本次除險加固工程前工程現(xiàn)狀）。

2.1 壩體現(xiàn)狀

金子河水庫為一座小型水庫，大壩為均質(zhì)土壩，分兩期筑成（即1976年和1980年）,大壩為水中倒土和碾壓土壩，最大壩高27m，壩頂高程 582.00m，壩長 150m，壩頂寬3m。根據(jù)施工方法不同分兩部分，第一部分為壩高16m的水中倒土壩，第二部分為壩高11m均質(zhì)碾壓土壩。由于大壩采用水中倒土和碾壓法施工，密實度不勻及上壩土料不同，所以各段壩體質(zhì)量也不相同。根據(jù)大壩安全鑒定時鉆孔中發(fā)現(xiàn)，壩體填筑土中局部含有煤屑、白灰渣以及磚瓦屑等，說明上壩土料不純，影響壩體質(zhì)量。

2.2 溢洪道現(xiàn)狀

溢洪道位于大壩左岸，寬淺式矩形斷面，進(jìn)口底高程578.90m，進(jìn)口寬度約8m，長度105m，縱坡1/520，溢洪道現(xiàn)狀尺寸不規(guī)則，無襯砌及消能設(shè)施，沒有達(dá)到原設(shè)計要求。

2.3 輸水管現(xiàn)狀

輸水管進(jìn)口型式為臥管，臥管位于庫區(qū)左岸，輸水管采用φ426鑄鐵，進(jìn)口高程561.00m?，F(xiàn)狀下游輸水管漏水，造成下游壩坡局部塌陷。

2.4 其它

水庫現(xiàn)狀上壩道路狹窄、陡峭，不滿足應(yīng)急搶險要求。大壩無觀測設(shè)施、無水情測報系統(tǒng)，不利于安全監(jiān)測。

3 工程主要問題分析

3.1 大壩部分

首先，壩頂寬約3m不符合規(guī)范要求，為了解壩體填筑質(zhì)量和壩體物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，在大壩壩體布鉆孔3個，取樣12組，進(jìn)行了室內(nèi)土的物理力學(xué)試驗，針對土工試驗數(shù)據(jù)的差異性，對成果進(jìn)行了數(shù)理統(tǒng)計，從試驗結(jié)果看，壩體土按塑性指數(shù)定名為粉土、粉質(zhì)粘土。水中倒土壩的物理力學(xué)性質(zhì)為：干密度1.52g/cm3，密度 1.86g/cm3，含水量 23.70%，孔隙比0.80，C值24.5kPa，φ值21°，滲透系數(shù)4.70×10-5cm/s,壓縮系數(shù)0.3MPa-1。碾壓壩土的物理力學(xué)性質(zhì)為：干密度1.55g/cm3，密度 1.89g/cm3，含水量 22.10%，孔隙比 0.80，C值為 21.70kPa，φ 值為 23°,滲 透系數(shù)6.90×10-5cm/s,壓縮系數(shù) 0.30MPa-1。屬弱透水性，中等壓縮性。結(jié)論:壩體填筑質(zhì)量基本上能夠達(dá)到設(shè)計要求，且局部段土質(zhì)不純。

建議：壩頂需加寬，并以實驗所得土工數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立土石壩計算模型計算壩體穩(wěn)定，確定大壩結(jié)構(gòu)。

3.2 溢洪道部分

現(xiàn)狀溢洪道位于大壩左岸，寬淺式矩形斷面，進(jìn)口底高程578.90m，進(jìn)口寬度約8m，長度105m，縱坡1/520，現(xiàn)狀尺寸不規(guī)則且無襯砌及消能設(shè)施，溢洪道結(jié)構(gòu)不足行洪要求。

建議：溢洪道需進(jìn)行改建，包括由調(diào)洪結(jié)果確定堰的形式及結(jié)構(gòu)，增設(shè)消能設(shè)施等。

3.3 輸水管部分

現(xiàn)狀輸水管位于大壩左岸，壩樁號0+026，輸水管上游采用臥管進(jìn)水方式，輸水管采用Φ426鑄鐵管，管進(jìn)口高程560.80m，長162m，輸水管漏水引起下游壩坡局部塌陷，考慮到穿壩建筑物對大壩安全非常重要，必須采取穩(wěn)妥的方式對該問題進(jìn)行處理。

建議：對現(xiàn)狀輸水管進(jìn)行封堵，另尋適當(dāng)?shù)奈恢眯陆ㄝ斔堋?/p>

4 工程措施

4.1 大壩部分

（1）針對上游壩坡存在的問題，先清除壩坡部分損壞的護(hù)坡，然后按設(shè)計斷面整治，壩坡仍分兩級，一級壩坡582m～576.50m，坡比1∶2.50，577m處設(shè)2m寬馬道，二級壩坡576.50m～555m，坡比為1∶3。護(hù)坡采用漿砌混凝土預(yù)制塊，下設(shè)墊層。

（2）因原壩頂寬度不滿足規(guī)范要求，且壩坡凌亂不堪，故將下游壩坡坡面清除0.50m，然后培厚至設(shè)計斷面，即壩軸線向下游側(cè)偏移1m。下游壩坡整治結(jié)合現(xiàn)狀壩坡分兩級，一級壩坡582m～573m，坡比1∶2.50，573m處設(shè)2m寬馬道，二級壩坡573m～555m，坡比為1∶3。為防止雨水對下游壩坡的沖刷，在壩軸樁號0+076處設(shè)300mm×300mm的砌磚橫向排水溝，并在左右岸坡設(shè)300mm×300mm的砌磚排水溝，縱向排水溝設(shè)在下游馬道，縱橫排水溝相互連接。溢洪道開挖的部分石渣運至下游壩坡坡腳碾壓，以作為下游壩坡貼坡排水之用。

（3）下游壩坡培厚至設(shè)計斷面后，壩軸線向下游偏移1m，壩頂寬度為5m，壩頂設(shè)20cm厚泥結(jié)石路面，壩頂上游側(cè)設(shè)1m高砌磚防浪墻。為便于雨天排水，壩頂路面向下游傾斜2%的坡度，壩頂下游側(cè)設(shè)300mm×300mm的砌磚縱向排水溝，并與下游壩坡的橫向排水溝及岸坡排水溝相接。

4.2 溢洪道部分

金子河水庫溢洪道位于大壩左岸，與壩軸線相交點樁號為0+006.20，溢洪道中心線與壩軸線夾角為88°32′44″?？刂蒲邽闊o坎寬頂堰，進(jìn)口底高程576.40m，進(jìn)口凈寬2m×5m，校核泄量171.43m3/s，設(shè)計泄量60.60m3/s。關(guān)于溢洪道尾部消能防沖工程方案，設(shè)計時進(jìn)行了分析比較，因該溢洪道基礎(chǔ)為較為堅固的巖基，且泄槽末端遠(yuǎn)離壩腳，故消能防沖方案采用挑流型式。改建溢洪道總長124.22m，樁號溢0-041～溢0+083.22，由引渠段、控制段、泄槽段、挑流段及防沖護(hù)坦組成。

4.3 輸水管部分

對現(xiàn)狀輸水洞進(jìn)行封堵，在大壩0+065處新建閥門井及輸水涵管，輸水涵管采用Φ1500鋼筋混凝土管，總長90m，上游80m采用頂管法施工，鋼筋混凝土管內(nèi)設(shè)Φ500鋼管，進(jìn)口高程566.00m，進(jìn)口設(shè)工作閥門及備用閥門，閥門井為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，進(jìn)口采用八字型翼墻，操作室為磚混結(jié)構(gòu)。操作室與壩頂由工作橋連接，橋長37.80m，橋面寬1.60m，共三跨。管道在下游壩坡出口設(shè)漿砌石擋墻及八字型翼墻。設(shè)計調(diào)整后，既減少了土方開挖對大壩的影響，同時又減少了投資，但由于輸水涵管采用頂管法施工，故管道外壁可能存在滲漏通道，為防止管道外壁接觸滲漏對大壩安全產(chǎn)生不利影響，設(shè)計考慮采用管身反壓灌漿進(jìn)行處理，施工時在管內(nèi)鉆孔灌漿，鉆孔孔徑Φ50mm，鉆孔布置根據(jù)管身尺寸每排設(shè)6個孔，排距2m，要求鉆孔伸入管身外壩體50cm，灌漿分兩序孔施工，灌漿材料采用水泥漿，灌漿完畢后將孔周圍鑿毛洗凈，以1∶3水泥砂漿封口磨平。管身反壓灌漿處理后可在管身外壁形成一層保護(hù)層，防止管壁外側(cè)填土被水沖走、掏空，形成漏水通道，消除大壩壩體安全隱患。

5 結(jié)語

本次除險加固的任務(wù)和作用是為了讓0.027萬hm2農(nóng)田興利用水量的保證率達(dá)到50%，同時，確保下游防護(hù)對象的防洪安全，下游防護(hù)對象主要有村莊1座，企業(yè)2個，人口1050人，耕地2000畝，工程灌溉效益每年增加50.95萬元，防洪效益每年可減免112.50萬元的洪災(zāi)損失。陜西水利

[1]長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院SL252-2000水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國水利水電出版社，2000,07.

[2]黃河水利委員會勘測規(guī)劃設(shè)計研究院SL274-2001碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范[S].北京中國水利水電出版社，2002，01.

[3]水利部天津水利水電勘測設(shè)計研究院SL253-2000溢洪道設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2000,08.