三河口水庫除險加固工程設計及管理

劉曉薇運城市水利勘測設計研究院，山西運城　044000

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三河口水庫除險加固工程設計及管理

劉曉薇
運城市水利勘測設計研究院，山西運城044000

摘要中小型病險水庫的除險加固設計是保障工程發(fā)揮潛在綜合效益的必要技術(shù)措施。本文以運城市涑水河流域沙渠河支流上的?。?）型三河口水庫為例，分析了工程建設的內(nèi)容，總結(jié)了大壩工程的除險加固設計方案，并對具體施工組織設計方案進行了論述。

關(guān)鍵詞三河口；大壩工程；工程建設；除險加固

1　工程概況

三河口水庫位于聞喜縣城西南30km處，建于1973 年11月，1975年5月竣工蓄水，是以防洪、灌溉為主的小（1）型水庫，總庫容325.7萬m3，控制流域面積41.5km2，設計灌溉面積1.5萬畝，下游保護范圍13個村莊1.2萬多口人、1萬畝耕地及25家企業(yè)。經(jīng)多年運行，三河口水庫大壩庫區(qū)淤積嚴重，淤積厚度已達14m，淤積38萬m3。壩體土局部含有鈣質(zhì)結(jié)核與碎石，填土干密度較低，填筑質(zhì)量較差；筑壩時對壩基覆蓋層及強風化層清除不徹底，形成滲漏通道，影響水庫的正常運行。

灌溉洞設在大壩中部，為半圓拱無壓洞，進口由錐形球閘控制，卷揚機斜攔鋼絲繩啟閉。涵洞長80m，洞寬1.2m，高1.7m，進口底板高程720m，縱坡1/200，最大泄量為1.0m3/s。大壩建成蓄水初期，由于壩體填土質(zhì)量差，左側(cè)壩體有明顯沉陷，最大沉陷為70cm，大壩沉陷導致灌溉洞進口混凝土體斷裂，產(chǎn)生漏水現(xiàn)象；灌溉洞側(cè)墻砌石部分砂漿脫落，涵洞內(nèi)有多處縱橫向裂縫，距進口1m處有兩條縱向裂縫，寬1cm～4cm，長15m左右；錐形球閘及卷揚機由于多年運行，損壞老化嚴重，止水功能失效，漏水嚴重。

溢洪道位于大壩右側(cè)，為開敞式溢洪道，進口底高程733.2m，設四孔砌石拱工作橋，斷面凈寬26m，總長90m，消能形式為陡坡挑流消能，陡坡段長20m，坡比1∶3。設計最大泄量630m3/s。溢洪道與大壩連接處岸坡滲漏明顯，整個岸坡潮濕，滲漏量大；溢洪道底部清基不徹底，有砂卵石層，沿溢洪道底部有滲流現(xiàn)象，溢洪道進口處護砌太短，右岸坡有明顯坍塌現(xiàn)象。水庫管理房破損嚴重；水庫無必要的觀測設施。

2　工程建設任務

由于歷史原因，大壩建成后就存在諸多隱患，因此，水庫自建成后就是一座“病庫”。經(jīng)過35年帶病運行，經(jīng)復核水庫現(xiàn)狀壩高滿足三十年一遇設計洪水標準，三百年一遇校核洪水標準，但溢洪道基礎滲漏嚴重；下游壩坡的穩(wěn)定安全系數(shù)小于允許值，壩體有明顯沉陷，對大壩安全構(gòu)成威脅；壩基施工時未對壩基風化層進行清理，滲漏量較大，有可能發(fā)生管涌。大壩缺少安全監(jiān)測設施、滲流觀測設施、通訊設施落后、無水情測報系統(tǒng)、防汛搶險道路不暢通、管理設施薄弱等諸多問題，嚴重影響大壩正常安全運行。因此，2008年6月，大壩被鑒定為三類壩，屬病險水庫。若不及時對大壩進行加固處理，勢必影響壩體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和工程安全。水庫防洪保護范圍包括汾村、下院等13個村莊1.2萬多口人、1萬畝耕地、25家企業(yè)及聞垣公路，區(qū)域內(nèi)人口稠密、農(nóng)業(yè)發(fā)達、工業(yè)興旺。如水庫潰壩一旦發(fā)生，必將造成巨大損失，下游的公路、農(nóng)田、工礦企業(yè)及沿岸13個村莊，將被淹沒，經(jīng)濟將受到嚴重影響。因此，對三河口水庫大壩進行除險加固是非常必要的。

三河口水庫除險加固的主要內(nèi)容為：對大壩防滲加固處理；對大壩上游壩面塌陷部位、下游壩面進行培厚；對溢洪道進口基礎進行防滲處理，對溢洪道側(cè)墻進行修復；對灌溉洞進口及洞身進行維修加固；對進水口錐形球閘、啟閉機進行更換；對壩頂?shù)缆愤M行硬化，對防浪墻進行修復；增加大壩滲流及變形觀測設施；對水庫管理站進行改造。

3　工程加固設計

3.1工程等別及標準

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及防洪標準》（SL252—2000）規(guī)定，該工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級。樞紐建筑物的洪水標準為：設計為三十年一遇，校核為三百年一遇，泄水建筑物消能防沖設計洪水標準為二十年一遇。根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》（GB18306-2001圖A1）和《水工建筑物抗震設計規(guī)范》（SL203-97）第1.0.6條規(guī)定，大壩及建筑物設防烈度為Ⅶ度。

3.2分部分項工程設計

下游壩坡培厚經(jīng)大壩穩(wěn)定計算復核，大壩下游壩坡安全系數(shù)小于規(guī)范允許值，需進行加固處理。工程主要對下游壩坡進行培厚，新修排水溝及下游壩腳棱體排水。

大壩上游壩坡主要進行陷坑處理。大壩迎水坡塌陷坑位于灌溉洞頂部，樁號0+105～0+150段，高程在729m～732.3m之間，沿壩軸線走向呈長條形，長45m，寬10m，最大沉陷深0.7m，面積315m2。

在溢洪道與右壩肩之間有長約80m的卵石層滲漏段，高程在726m～735.5m之間，工程對溢洪道與右壩肩之間80m滲漏段采用鋪設復合土工膜進行防滲，復合土工膜鋪設時與大壩上游坡面土工膜連為一體，范圍為733.2m～721m之間。

由于溢洪道進口護砌不夠，受洪水淘刷，岸坡已部分坍塌。本次對進口進行護砌，長12m，護砌總高度為2m～7.5m；對溢洪道進口段底板采用M7.5水泥砂漿砌石護砌，厚0.5m。溢洪道陡坡段位于砂礫石基礎上，為了減小底板揚壓力，在陡坡下部設排水減壓孔，孔距2m，排距2m，梅花形布置，排水孔孔徑為φ100mm，孔內(nèi)填設反濾土工布及豆石料。

根據(jù)《三河口水庫大壩安全鑒定評價報告》，因大壩沉陷導致灌溉洞進口混凝土斷裂滲漏；涵洞側(cè)墻砌石部分砂漿脫落，內(nèi)有三條縱向裂縫，裂縫部位有滲水，危及大壩的安全運行。本次將灌溉洞進口拆除重建，為現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，進口為兩孔，單孔凈寬0.9m，側(cè)墻厚0.3m，長4.2m，高4.15m；對涵洞全斷面采用內(nèi)襯C25鋼筋混凝土進行加固，厚0.15m，并對其涵洞進行回填灌漿。

此外，需要對觀測設施等進行完善，增加大壩浸潤線、滲透壓力和位移觀測設施；對壩頂路面、防浪墻、水庫管理站進行修復改造。

4　工程施工組織管理

三河口水庫除險加固工程的施工場地，主要分布在主壩上。該水庫距縣城30km，水庫壩址現(xiàn)有8km公路與后宮鄉(xiāng)連接，路況較好，滿足施工運輸?shù)囊蟆Ｊ┕び秒?，可就近從附近村莊接線。工程施工用水可直接從庫中抽取，生活用水可架管道從附近水井引用。工程所需的水泥、鋼材、炸藥、汽（柴）油、木材由聞喜縣城采購供應，運距30km。工程所需的毛塊石料、碎石料及砂料可用水庫下游河谷及兩岸的塊石，巖性主要為花崗巖、灰?guī)r。經(jīng)過加工可作為粗骨料及細骨料使用，質(zhì)量較好，儲量大，交通方便，開采條件好，運距為2km。砂料可選用河底料場的砂料，距離大壩20km。

本工程施工導流只須解決基流導流，清水流量約為0.08m3/s。根據(jù)大壩實際情況，利用大壩原有的灌溉洞導流，在第一年春澆完后泄空水庫，到汛期過后，進行壩前淤泥開挖，就近堆放與大壩平行形成自閉圍堰，以攔蓄少量清水以備施工使用，多余河水用一根直徑為40cm的鋼管導入灌溉洞后流入河槽。

三河口水庫除險加固工程的主體工程為大壩防滲加固處理、大壩上游護坡塌陷部位及壩坡護腳處理、溢洪道基礎進行防滲處理、灌溉洞進行加固、壩頂防浪墻修復、大壩滲流變形及水情自動測報系統(tǒng)、管理站改造等工程建設。根據(jù)工程特點，該工程總工期為一年，施工天數(shù)365天。

5　結(jié)論

在工程設計施工過程中，要堅持和諧管理、和諧施工的理念。該水庫的除險加固不但可以充分發(fā)揮其綜合效益，而且有利于進一步增強區(qū)域抵御自然災害的能力。

參考文獻

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中圖分類號TU47

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2016）165-0174-02

作者簡介：劉曉薇，運城市水利勘測設計研究院。