淺談彰武縣小清溝病險水庫除險加固措施

胡 偉

(彰武縣水庫移民工作辦公室，遼寧 彰武 123200)

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淺談彰武縣小清溝病險水庫除險加固措施

胡 偉

(彰武縣水庫移民工作辦公室，遼寧 彰武 123200)

小清溝水庫與大清溝和小清溝二庫聯(lián)合運用構(gòu)成清溝灌區(qū)的水源工程。水庫本身灌溉面積267 hm2，養(yǎng)魚水面40 hm2，清溝灌區(qū)灌溉總面積870 hm2。大壩在主河道右側(cè)位置壩腳，下游棱體排水側(cè)面存在集中滲漏，已造成壩腳土料流失，小清溝水庫的正常運行，一旦出現(xiàn)險情將直接威脅到下游的大冷鄉(xiāng)及大鄭線鐵路，加快小清溝病險水庫除險加固，確保水庫安全，充分發(fā)揮水庫效益，對促進國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高，具有重要意義。

病險水庫；除險加固；灌區(qū)；大壩；泄洪閘

1 緒 論

小清溝水庫位于彰武縣大冷蒙古族鄉(xiāng)，大冷鄉(xiāng)位于遼寧省彰武縣西北部，內(nèi)蒙古科爾沁沙地南緣，東部、南部分別與章古臺鎮(zhèn)、馮家鎮(zhèn)、前福興地鄉(xiāng)接壤，西部與豐田鄉(xiāng)、滿堂紅鄉(xiāng)隔河相望。全鄉(xiāng)幅員遼闊，人口較多，下設(shè)10個行政村，人口17800人，其中少數(shù)民族占39.2%，擁有土地面積2.5萬hm2，其中耕地5733hm2，林地1.09萬hm2，鄉(xiāng)域內(nèi)交通四通八達，彰哈、大韓、大后線貫穿全鄉(xiāng)東西南北。

小清溝水庫與大清溝和小清溝二庫聯(lián)合運用構(gòu)成清溝灌區(qū)的水源工程。水庫本身灌溉面積267hm2，養(yǎng)魚水面40hm2，清溝灌區(qū)灌溉總面積870hm2。

根據(jù)水利部《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252-2000，小清溝水庫總庫容為373.0萬m3，屬小(1)型水庫，水庫處于淺山丘陵區(qū)，最大壩高為20.8m，本次設(shè)計，采用30a一遇洪水復核，300a一遇校核洪水標準，工程等別Ⅳ等，主要建筑物等級為4級。

2 除險加固工程基本情況

2.1 基本資料

大壩為均質(zhì)土壩，壩長823.0m，壩頂高程160.80m，最大壩高20.80m；壩頂寬7.5m，大壩上游邊坡為1∶3.0，采用干砌石護坡，下坡比1∶7.8,草皮護坡；下游壩腳設(shè)棱體排水.

2.1.1 泄洪(引水)閘

泄洪(引水)閘位于大壩左壩肩，為開敞式平底寬頂堰，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。由進口引渠段、進口漸變段、閘室段、出口漸變段組成，全長20.0 m。堰頂高程157.4m，堰頂凈寬6.40m，設(shè)有寬×高=1.70×2.0m、1.50m×2.0m平面鋼閘門各2扇，單吊點螺桿式啟閉機4臺，啟閉力50kN，出口為底流式消能，控制段設(shè)有人行橋。

2.1.2 虹吸管

現(xiàn)虹吸管位于大壩右側(cè)，總長140.00m,為現(xiàn)場焊接鋼管，虹吸管內(nèi)徑300mm,流量0.20m3/s，出口設(shè)控制閘閥和出口消能建筑物。

2.1.3 一號泄洪閘

一號泄洪閘位于輸水閘下游大清溝灌區(qū)輸水干渠2+800右側(cè)，為開敞式寬頂堰型式，由進口漸變段、閘室段、出口明渠段和懸槽段組成,全長144.55 m。堰頂高程156.90m，堰頂凈寬3.0m，設(shè)有寬×高=1.50m×1.60m平面鋼閘門2孔，單吊點螺桿式啟閉機，啟閉力5t，出口消能型式為挑流式消能，最大泄量9.9m3/s,控制段設(shè)有交通橋。

2.2 工程存在的主要問題

2.2.1 大壩壩體存在的問題

經(jīng)檢測，大壩上游側(cè)158.0m高程以上護坡砌筑方式多為平砌，不符合《碾壓式土石壩施工技術(shù)規(guī)范》(SDJ213-83)的規(guī)定。該范圍護坡為干砌塊石，塊石護坡風化較嚴重，厚度在0.32-0.47m，粒徑一般為25cm,塊石底部有一層0.10-0.15m厚的碎石層；158.0m高程以下基本無護坡石，僅有一些風化后殘留的小碎石。

大壩下游采用棱體排水，棱體砌筑塊石粒徑在20-50cm，表面塊石分化嚴重，個別段塊石缺失；棱體外設(shè)有反濾層，反濾層由約0.2m厚碎石層及約0.1m厚砂層組成，反濾層中夾雜找大量淤泥；檢測棱體內(nèi)部，塊石表面新鮮潮濕，但塊石之間孔隙不通暢、淤堵嚴重，據(jù)調(diào)查，水庫高水位時在排水體頂以上壩坡有大量滲流出溢點，表明排水設(shè)施已失效[1]。

2.2.2 泄洪(引水)閘存在的問題

1)進口漸變段：現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)左側(cè)混凝土側(cè)墻斷裂一處；底板下部0.50m冬季經(jīng)常流水區(qū)，受凍融影響，剝蝕嚴重，粗骨料裸露，鋼筋外露銹蝕；底板表面存在大面積剝蝕現(xiàn)象，粗骨料裸露。

2)閘室段：現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)閘墩底板下部0.50m冬季經(jīng)常流水區(qū)，受凍融影響，剝蝕嚴重，粗骨料裸露，對閘墩混凝土進行回彈法檢測，根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(SL/T191-96)的規(guī)定，有抗沖耐磨要求的部位，混凝土等級不應低于C25。檢測結(jié)果閘墩混凝土強度不滿足要求；

3)出口漸變段：現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)右側(cè)混凝土側(cè)墻斷裂一處；底板下部0.50m冬季經(jīng)常流水區(qū)，受凍融影響，剝蝕嚴重，粗骨料裸露；底板表面存在大面積剝蝕現(xiàn)象，粗骨料裸露[2]。

2.2.3 一號泄洪閘存在的問題

現(xiàn)場對該閘檢測，結(jié)果如下：

1)出口明渠段：底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) ，檢測發(fā)現(xiàn)表面混凝土100%脫落，抗凍性和抗蝕性不滿足規(guī)范要求。側(cè)墻為重力式漿砌石擋土墻結(jié)構(gòu)，目前擋土墻底部0.60m灰漿脫落，進一步檢測發(fā)現(xiàn)墻體內(nèi)部灰漿少，空隙大，個別段墻體塊石已被水沖走，顯然，擋土墻強度和穩(wěn)定性已不滿足使用要求。

2)懸槽段：懸槽段上部為鋼筋混凝土矩型槽，基礎(chǔ)上游為混凝土結(jié)構(gòu)，下游為井柱基礎(chǔ)?，F(xiàn)在整個懸槽段泄水槽和井柱基礎(chǔ)混凝土凍融破嚴重，混凝土表面大面積脫落，碎石外露，鋼筋大部分裸露銹蝕，井柱斷裂、下沉、傾斜，懸槽在縱向已成折線型，泄水槽止水失效，該段幾經(jīng)多次維修，目前已不能正常運行，急需修復。

3 除險加固工程措施

3.1 攔河壩加固措施

考慮到過往車輛的安全，在壩頂靠上游側(cè)新建混凝土防護墻，防護墻高0.8m，厚0.3m，墻基礎(chǔ)埋深0.5m。下游側(cè)新建石質(zhì)路緣，長735m。

主要工程量：安全防護墻混凝土527 m3，土方開挖650m3，平面木模板1893 m2。

3.2 上游壩坡護坡措施

現(xiàn)澆混凝土板護坡：為方形混凝土護坡，尺寸2.8m×3m，混凝土強度為C20，經(jīng)計算，混凝土護坡板厚t=0.08m，由于地區(qū)受凍害影響大，冬季護坡容易凍裂，取t=0.15m，為防止土料流失在護坡底層鋪土工布作為反濾層。護砌范圍從水庫死水位158.0m到壩頂160.8m，長823m。為增加混凝土板的抗凍性和抗冰推力，在混凝土板表層配置φ6構(gòu)造筋鋼筋網(wǎng)間距0.25m×0.25m，混凝土板尺寸采用2.8m×3m，伸縮縫采用瀝青木板。

死水位以下兩m(斜坡距離)采用砌石護坡，砌石厚度0.5m，長823m。

主要工程量：壩面清理6914 m2，混凝土1087 m3。鋼筋制安12.7t。瀝青模板1121 m2，土工布6914 m2，干砌石823 m3。

3.3 下游草皮護坡工程

現(xiàn)有草皮護坡不完整，本次加固計劃將下游草皮護坡全部新建。一段是位于0+050-0+135之間，總面積4307m2，第二段位于0+285-0+735之間，總面積32918 m2。(由水庫壩址區(qū)地形圖量出)

主要工程量：壩面清理3000 m2，新建草皮護坡39086 m2。

3.4 拆除壩腳排水體重建工程

新建的排水棱體仍在現(xiàn)有排水體位置。

3.5 泄水建筑物加固措施

1)一號泄洪閘加固方案：將一號泄洪閘閘下明渠段和懸槽段拆除并在原址重建。

2)泄洪閘槽體措施：泄槽總長度為134m，擋土墻以上比降1/300，懸槽段比降1/20。根據(jù)現(xiàn)場情況和水利計算成果，本泄洪閘槽體為鋼筋混凝土矩形槽，底板和側(cè)墻厚均為20cm，擋土墻以上90m槽身直接接觸地表，分為3段，每段30m，分縫采用651橡皮止水，兩側(cè)回填瀝青木板。擋土墻以下為懸槽段44m，其中40m為陡坡段，4m為消能段，消能段和陡坡段分縫，止水與擋土墻以上部分相同。

3)槽體基礎(chǔ)措施：槽體基礎(chǔ)分為兩種形式，從閘室以下90m，由于地面高程滿足要求，原土壤基礎(chǔ)較好，所以采用鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)，鎮(zhèn)墩尺寸為3.6m ×0.8m× 0.4m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。90m以下為懸槽段，所以在此設(shè)漿砌石擋土墻，梯形斷面，墻高3m，底寬3m，頂寬0.5m，墻長度11.4m。擋土墻以下44m為懸槽段，在原井柱上設(shè)條形漿砌石基礎(chǔ)，基礎(chǔ)長為8.4m，深1.5m，寬3m。漿砌石基礎(chǔ)上采用混凝土墩，混凝土墩高3m，底寬1.5m。

3.6 泄洪(引水)閘加固方案

1)泄洪閘閘室段整體拆除重建。閘門啟閉臺寬1.2 m，高1.8 m，臺板厚0.2 m，立柱尺寸寬0.8 m，厚0.25 m，高1.6 m，均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

2)更換閘門：新安裝兩扇鋼閘門，兩臺啟閉機(5t)。

3)進出口工程：泄洪閘進出口翼墻包括混凝土底板全部拆除重建，新建側(cè)墻為混凝土重力式擋土墻?；炷翂Ω?-1.5m，頂寬0.3m，底寬1.2-0.9m。

4 金屬結(jié)構(gòu)

此節(jié)制閘設(shè)平板鋼閘門2扇。孔口型式：露頂式，閘門尺寸：1.5m×3.4m。

有壓啟閉，平板焊接結(jié)構(gòu)鋼閘門，加油漆進行防腐。選用螺桿式手動啟閉機，啟閉力5t。

小清溝水庫土壩存在集中滲漏，上游護坡和下游排水體風化嚴重，影響正常運行；引水閘引渠段和進出口段、泄洪閘槽明渠段和陡槽段各部結(jié)構(gòu)破壞嚴重，水庫無專門溢洪道，現(xiàn)泄水建筑物一號泄洪閘不滿足水庫泄洪要求，閘門止水老化嚴重，長期漏水。以上這些問題嚴重影響了小清溝水庫的正常運行，一旦出現(xiàn)險情將直接威脅到下游的大冷鄉(xiāng)及大鄭線鐵路，應盡快進行除險加固。

[1]聶鵬云.關(guān)于水庫除險加固的思考[J].河南水利與南水北調(diào),2012(08):78-80.

[2]曹國璽.淺析水庫除險加固的具體措施[J].河南水利與南水北調(diào),2012(08):12-14.

1007-7596(2017)05-0091-03

2017-04-17

胡偉(1979-)，男，遼寧彰武人，工程師，從事水利工程管理工作。

TV697.3

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