孫曲水庫除險加固工程設計簡述

裴林剛

（臨汾市堯都區(qū)水利局，山西 臨汾 041000）

1 工程概況

孫曲水庫位于臨汾市堯都區(qū)孫曲村南的汾河支溝南溝內(nèi)，是一座以灌溉、防洪為主，兼有養(yǎng)殖的調(diào)蓄七一渠來水的?。ǘ┬团砸剿畮?，總庫容24.41萬m3，控制流域面積2.06 km2，產(chǎn)流地類為耕種平地，匯流地類為黃土丘陵階地區(qū)，河道縱坡16.3‰，河道長度3.36 km。水庫設計灌溉面積166.67 hm2，可保護下游2個村莊，0.38萬人，333.33 hm2耕地，一條二級公路的防洪安全。

2 工程現(xiàn)狀及存在問題

水庫樞紐工程由大壩、輸水洞組成。大壩為均質(zhì)碾壓土壩，最大壩高10 m，最大壩底寬64 m，壩頂寬9 m，壩頂長140 m，總庫容16萬m3，壩下建有一條無壓拱涵作為輸水洞，1992年將壩頂改為二級公路，加寬加高了大壩。最大壩高12.62 m，壩頂高程433.00 m，壩頂寬17.5 m，壩頂長140 m，上游壩坡1∶2，下游壩坡1∶2，上游壩坡設有干砌石護坡。

輸水洞位于大壩左側，為城門洞型無壓涵洞，洞身長48.8 m，進口高程425.95 m，出口高程425.80 m，縱坡1/300。涵洞底寬0.8 m，側墻高0.8 m，拱高0.4 m，側墻、底板為漿砌石結構，拱頂為砌磚拱。

檢查時發(fā)現(xiàn)大壩迎水坡原有干砌石護坡?lián)p壞嚴重，部分壩面塌陷，上下游壩坡不規(guī)整，有幾處大的沖坑，其中最大的1號沖坑位于壩頂上游側壩坡上，坑頂高程433 m，坑長4 m，寬4 m，深5 m以上，并與上游壩坡高程428.37 m處小的2號沖坑貫通，2號沖坑0.5 m×0.5 m（長×寬），坑深1.8 m。壩基下存在透水層，下游壩腳外有滲水現(xiàn)象。輸水涵洞進口無控制設施，上游段10 m內(nèi)坍塌。大壩無觀測設施、無管理房。

2011年8月，臨汾市水利局對孫曲水庫進行了大壩安全鑒定，鑒定結論為3類壩。

3 除險加固設計方案

此次除險加固內(nèi)容主要包括大壩整修加固、輸水洞維修改造、壩基防滲處理、增設必要的管理觀測設施和新建管理房等。

3.1 大壩維修加固

大壩壩頂改造：水庫壩頂為二級公路，設計壩頂路面寬17.5 m，為瀝青碎石路面，路面以1%坡度向上下游傾斜，在壩頂上下游側增設排水溝，排水溝尺寸0.4 m×0.3 m，采用M10水泥砂漿砌石砌筑，總長度234.19 m。

大壩上下游壩坡整治與塌坑處理：首先對上下游壩坡出現(xiàn)的塌坑進行開挖清理后分層回填夯實；然后將現(xiàn)狀壩坡清除厚度0.3~0.5 m，上游壩坡按設計斷面人工削坡整平，坡比1∶2，下游壩坡進行土料回填，分層壓實，培厚至設計斷面，坡比按1∶2整治。

大壩上下游壩坡護坡、排水溝、下游貼坡排水工程：大壩上游壩坡因長期受波浪、水位漲落、雨水及氣溫變化等因素影響，原有干砌石護坡破壞嚴重，為加強上游壩坡的穩(wěn)定，保護底層土料不受水流沖刷，對上游護坡進行改建，改建范圍為樁號0+028.523—0+131.36，高程 423.18～433.00 m，全部采用漿砌 C20 混凝土預制塊護坡，護坡從外到內(nèi)依次為15 cm厚邊長30 cm六棱體預制塊、20 cm厚碎石、20 cm厚砂礫料。在壩與岸坡接合處設M10水泥砂漿砌石排水溝與壩頂排水溝相連。

下游壩坡設草皮護坡，下游壩腳設貼坡排水，貼坡反慮高程 422.88～421.63 m，邊坡 1∶2，鋪設材料自外而內(nèi)依次為30 cm厚干砌石、20 cm厚碎石（平均粒徑7 mm）、20 cm厚砂礫料（平均粒徑1 mm）。下游壩坡、岸坡及坡腳設縱橫向排水溝，排水溝尺寸分別為0.4 m×0.3 m和1.3 m×0.3 m，墻厚、底板厚均為0.3 m，縱向、橫向、壩腳排水溝互相連接形成整體排水系統(tǒng)。另外，為管理方便，在下游壩面從大壩壩頂至壩腳設人行道踏步兩條，寬1.5 m，采用M10水泥砂漿砌塊石。

3.2 輸水洞維修改造

輸水洞位于大壩樁號0+076.40處，由進口、洞身、出口陡坡段組成。將坍塌的上游段拆除重建，長10 m，重建涵洞與原涵洞連接，為圓拱直墻式，高1.2 m、寬0.8 m。洞內(nèi)內(nèi)襯鋼管，鋼管規(guī)格直徑630 mm，壁厚8 mm，長44.9 m，出口設閘閥控制，末端增設消力池。改建后的輸水洞由進口段、洞身段、控制段、出口消力池段四部分組成。

進口段為八字墻進口，底高程425.95 m，長3.0 m，寬度由2.408 m漸變到0.8 m，為M10水泥砂漿砌石結構，側墻為重力式擋土墻，頂寬0.3 m，底寬1.0 m，墻高2.0 m，底板厚0.4 m。

洞身段內(nèi)襯鋼管全部封堵，采用泵送C20混凝土封堵方案，具體施工每10 m自上游向下游分段施工，各段堵頭采用M7.5水泥砂漿砌磚結構，均為0.24 m厚，堵頭預埋泵送管道及直徑100 mm的PVC通氣孔，施工完后堵頭仍保留并切斷泵送管道。

放水由出口閘閥控制，出口設直徑600 mm蝸輪傳動雙法蘭蝶閥，并設C20混凝土閥門井。

出口消力池段，拆除現(xiàn)狀輸水洞出口陡坡段，鋼管出口接陡坡明渠，坡度1∶3，渠深1.0 m，底寬0.8 m，末端設消力池，池長6.5 m，池深0.5 m，寬0.8 m，側墻為重力式擋土墻，頂寬0.4 m，底寬0.65～0.9 m，底板厚0.5 m。消力池后設長5 m、深0.8 m、寬0.8 m的防沖段。陡坡明渠、消力池及防沖段均為M10水泥砂漿砌石結構。

3.3 壩基防滲處理

筑壩土為壤土，壩基有透水層，為細沙層，滲透性較強。高程420.38～418.10 m，層厚2.3 m左右，筑壩時未做防滲處理，下游壩腳有滲流現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)狀工程地質(zhì)情況，水庫蓄水后，由于壩基未做防滲處理，庫水位蓄到正常高水位431.37 m時，壩后滲流加大，因此需對壩基防滲處理。結合現(xiàn)狀情況，采用明挖回填截水槽處理，截水槽設在大壩上游側，截水槽中心線距壩頂中心線36.3 m，截水槽底寬3.0 m，開挖邊坡1∶1.5，1∶1，長 44.6 m，截水槽采用與壩體相同的土料填筑，壓實度不小于0.96。

3.4 大壩安全監(jiān)測設計

大壩根據(jù)具體情況設置壩面垂直位移、水平位移和滲流量。

簡易觀測設施：對大壩的水平位移和垂直位移進行觀測，在大壩壩頂下游側設一排兩種觀測合用的沉陷觀測樁，每排2個，樁號分別為壩軸樁號0+030和0+110，并在大壩兩岸坡的原狀土地基上分別設工作基點校核基點2個。水平位移觀測采用視準線觀測，垂直位移觀測采用普通水準測量觀測。從大壩一側的觀測基點起觀測到另一側基點，然后再返回觀測起始基點。

壩體滲漏量觀測：利用下游壩趾集水溝進行觀測。

3.5 管理站

根據(jù)工程管理需要，在庫區(qū)左岸的臺地上新建管理站，管理站占地面積21.33 hm2，建管理房3間，建筑總面積50 m2，修管理站到公路間的通行道路236 m，寬4 m。結合管理站用電要求，在管理站院內(nèi)設30 kVA變壓器1臺。

4 結語

通過采取上述除險加固工程措施，消除了大壩、輸水洞等方面存在的安全隱患，確保了水庫的安全運行，發(fā)揮了水庫更大的經(jīng)濟效益。