淺析南喬水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程方案設(shè)計(jì)

孔潔惠

（臨汾水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山西 臨汾 041000）

淺析南喬水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程方案設(shè)計(jì)

孔潔惠

（臨汾水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山西 臨汾 041000）

南喬水庫(kù)運(yùn)行30多年來(lái)，因水庫(kù)先天條件不足，加之年久失修，存在著諸多問(wèn)題。本文介紹了南喬水庫(kù)存在的問(wèn)題，分析了水庫(kù)除險(xiǎn)加固的必要性和除險(xiǎn)加固工程的設(shè)計(jì)方案。

現(xiàn)狀與問(wèn)題；除險(xiǎn)加固；設(shè)計(jì)方案

1　水庫(kù)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

南喬水庫(kù)位于臨汾市堯都區(qū)縣底鎮(zhèn)城隍村南約1.2 km的南喬溝內(nèi)，該水庫(kù)于1973建成蓄水，是一座以灌溉為主兼有防洪、養(yǎng)殖的?。?）型水庫(kù)，水庫(kù)壩址以上控制流域面積8 km2。水庫(kù)樞紐由大壩、溢洪道、泄洪洞組成。

水庫(kù)目前主要存在主要問(wèn)題：①大壩防洪不滿足200年一遇洪水校核標(biāo)準(zhǔn)；②壩頂寬約3 m不符合規(guī)范要求，壩頂及上下游壩坡有多處塌坑；③溢洪道斷面不規(guī)則，為土基，無(wú)襯砌及消能設(shè)施；④泄洪洞進(jìn)口損壞；⑤大壩無(wú)觀測(cè)設(shè)施、無(wú)水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)。鑒于工程存在的主要問(wèn)題，2009 年7月，省水利廳組織有關(guān)專家結(jié)合安全鑒定報(bào)告進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)察看和技術(shù)評(píng)審，安全鑒定結(jié)論為三類壩。

2　除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案

除險(xiǎn)加固工程方案如下：1）采取防洪工程措施，以使水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到規(guī)范要求；2）改建右岸泄洪洞進(jìn)口，保證泄洪洞正常使用；3）對(duì)大壩上下游壩坡進(jìn)行整治，對(duì)上游壩坡干砌石護(hù)坡進(jìn)行維修。擬定了兩個(gè)方案進(jìn)行比選：

方案Ⅰ：溢洪道進(jìn)口為開敞式無(wú)控制寬頂堰，堰頂高程570.0 m，凈寬10 m；

方案Ⅱ：溢洪道進(jìn)口為開敞式無(wú)控制寬頂堰，堰頂高程570.0 m，凈寬6 m；

根據(jù)調(diào)洪演算成果及現(xiàn)狀溢洪道地形等方面分析，方案Ⅰ的主要優(yōu)缺點(diǎn)是：①溢洪道現(xiàn)狀底寬6 m，寬度增加只能向山體側(cè)開挖，工程量較大，且布置較為困難；②無(wú)淹沒與庫(kù)區(qū)占地問(wèn)題。方案Ⅱ的主要優(yōu)缺點(diǎn)是：①壩頂需修建1 m高防浪墻；②溢洪道現(xiàn)狀底寬6 m，能有效利用現(xiàn)有泄槽，工程布置合理，且工程量較小；③無(wú)淹沒與庫(kù)區(qū)占地問(wèn)題。

經(jīng)綜合比較并參考水利部水總（2008）428號(hào)文件中有關(guān)意見，本次設(shè)計(jì)采用方案Ⅱ，即大壩增設(shè)1 m高防浪墻，改建溢洪道凈寬6 m。

水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的主要建設(shè)內(nèi)容：①大壩工程。整治大壩上下游壩坡，壩頂加寬至5 m，對(duì)上游壩坡干砌石護(hù)坡進(jìn)行維修，修建1 m高防浪墻；②改建溢洪道工程。即原溢洪道部位改建6 m寬開敞式溢洪道，堰頂高程570.0 m；③改建泄洪洞進(jìn)口工程。在泄洪洞進(jìn)口增設(shè)閥門井。

3　大壩整治工程

3.1防浪墻高程

水庫(kù)大壩級(jí)別為5級(jí)，吹程0.6 km，多年平均最大風(fēng)速18 m/s。壩頂超高根據(jù)《碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）中的公式計(jì)算：

式中∶y為壩頂超高，m；R為最大波浪在壩坡上的爬高，m；e為最大風(fēng)壅水面高度，m；A為安全加高，m。

壩頂高程按設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用的壩頂超高和校核洪水位加非常運(yùn)用的壩頂超高分別計(jì)算，取其大值，詳見表1。

表1　壩頂高程計(jì)算結(jié)果

由上表可知，在壩頂增設(shè)1m高防浪墻可以滿足防洪要求。

3.2大壩整治

3.2.1大壩現(xiàn)狀

南喬水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程573.5 m，壩頂長(zhǎng)109 m，壩頂寬約3 m。上游壩坡坡比1∶2。下游壩坡分為二級(jí)，一級(jí)壩坡573.5～561.5 m，坡比1∶2，561.5 m處設(shè)4 m寬?cǎi)R道，二級(jí)壩坡561.5～557.5 m，坡比為1∶2.5，下游壩坡無(wú)護(hù)坡。壩頂無(wú)防浪墻，路面為原填土面。根據(jù)《碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001），現(xiàn)狀壩頂寬約3 m不符合規(guī)范要求，壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)經(jīng)計(jì)算不滿足規(guī)范要求，故需對(duì)大壩進(jìn)行整治。

3.2.2壩坡整治措施

1）上游壩坡整治。針對(duì)上游壩坡存在的問(wèn)題，先清除壩坡?lián)p壞的護(hù)坡，然后按設(shè)計(jì)斷面整治，壩坡坡比仍為1∶2。護(hù)坡采用干砌塊石，下設(shè)反濾層。干砌石護(hù)坡厚度按下式計(jì)算：

式中：Q為干砌塊石的平均重量Q= 0.525ρkDm3；ρk為塊石的密度；D為石塊的換算球形直徑。計(jì)算結(jié)果為0.22 m，取護(hù)坡厚度為0.3 m，反濾層自上而下采用20 cm厚砂礫石及10 cm厚粗砂。

2）下游壩坡整治。因原壩頂寬度不滿足規(guī)范要求，故將下游壩坡坡面清除0.5 m，然后培厚至設(shè)計(jì)斷面，即壩軸線向下游側(cè)偏移1 m。下游坡面采用草皮護(hù)坡，設(shè)置縱、橫U型排水溝。

3）壩頂整治。下游壩坡培厚至設(shè)計(jì)斷面后，壩頂寬度為5 m，壩頂設(shè)20 cm厚泥結(jié)石路面，壩頂上游側(cè)設(shè)1 m高M(jìn)10漿砌石防浪墻。

3.3大壩穩(wěn)定分析

壩坡穩(wěn)定分析按簡(jiǎn)化畢肖普法靜力分析，簡(jiǎn)化有效應(yīng)力法計(jì)算。選取主河床最大壩高斷面對(duì)整治后的壩坡進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，因壩基存在1.5～2 m厚砂礫石透水層，筑壩時(shí)未予截?cái)?，故壩體浸潤(rùn)線按照有限深透水壩基計(jì)算確定，壩體土料物理特性指標(biāo)按照鉆孔取樣試驗(yàn)結(jié)果分析選用，土料物理特性選用值見表2。

表2　壩體土料物理力學(xué)指標(biāo)表

計(jì)算分正常運(yùn)用和非正常運(yùn)用兩種情況。正常運(yùn)用情況下，上游坡為正常高水位以及正常高水位緩降至死水位時(shí)的穩(wěn)定滲流情況，下游坡為正常高水位時(shí)的穩(wěn)定滲流情況；非常運(yùn)用情況下，上游坡為庫(kù)水位驟降以及正常高水位加地震時(shí)的穩(wěn)定滲流情況；下游坡為正常高水位加地震以及校核洪水位時(shí)的情況。壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)按《碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）附錄D中簡(jiǎn)化畢肖普法公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算成果見表3。

表3　大壩壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果表

［1］宋強(qiáng).朝陽(yáng)縣北地水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程必要性分析［J］.黑龍江水利科技.2015（04）.

［2］馬海燕，陳小瓊.棺材溝水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的設(shè)計(jì)［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì).2013（07）.

［3］曹國(guó)璽.淺析水庫(kù)除險(xiǎn)加固的具體措施［J］.河南水利與南水北調(diào).2012（08）.

［4］馮濤.濰坊市嵩山水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案優(yōu)化研究［D］.山東大學(xué)2014.

（責(zé)任編輯 遲明春）

TV698.2

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1009-6159（2016）-04-0029-02

2015-12-15

孔潔惠（1986—），女，助理工程師