呂家河水庫除險加固工程設計

田銀娥

（晉城市水務局）

囗實用技術

呂家河水庫除險加固工程設計

田銀娥

（晉城市水務局）

呂家河水庫位于陵川縣西河底鎮(zhèn)呂家河村，壩址以上控制流域面積3.1 km2，總庫容32萬m3，是一座以防洪為主兼顧養(yǎng)殖的?。?）型水利工程。1975年2月開工建設，1976年3月竣工，壩型為碾壓式均質(zhì)土壩。目前存在的主要問題是防洪標準低、壩體質(zhì)量差、溢洪道泄洪不暢、觀測設施空白，安全隱患較大。針對存在的問題，進行了除險加固具體設計。

呂家河水庫 除險加固 工程設計 壩體 溢洪道 護坡 陵川縣

1 工程概況

呂家河水庫位于陵川縣城西部25 km處的西河底鎮(zhèn)呂家河村東，所在河流屬沁河水系丹河三級支流呂家河流域。水庫壩址以上控制流域面積3.1 km2，流域長度1.0 km，縱坡8‰。水庫樞紐由大壩、溢洪道等建筑物組成，總庫容32萬m3，是一座以防洪為主兼顧養(yǎng)殖的?。?）型水利工程。

該水庫1975年2月開工建設，1976年3月竣工，壩型為碾壓式均質(zhì)土壩。建壩時由于質(zhì)量控制措施不到位，遺留問題較多，近40年來水庫一直帶病運行。為了提高大壩的安全性，2009年10月進行了水庫防汛應急處理，在下游壩腳增設排水棱體；2013年8月，進行了水庫應急專項除險加固改造，主要建設內(nèi)容為對溢洪道0-015-0+065段開挖，并對0-015-0+010段進行襯砌。

現(xiàn)狀大壩長100 m，壩頂高程1 045.4-1 045.8 m，最大壩高7.5 m，壩頂寬度3.0 m，上游壩坡1∶2.0，下游壩坡1∶3.0，上下游壩坡均無護坡。溢洪道位于大壩右側，總長度230.0 m，凈寬3.0-2.0 m；控制段底板為鋼筋混凝土無坎寬頂堰，堰寬3 m，堰頂高程1 043.0 m，側墻為M7.5漿砌塊石；泄槽段為明渠和漿砌塊石城門洞型拱涵。

2 存在問題

2.1 防洪標準低

采用《山西省水文計算手冊》推求本工程設計洪水?，F(xiàn)狀溢洪道，根據(jù)調(diào)洪計算結果，20年一遇校核洪水情況下，經(jīng)水文計算所需最大壩頂高程為1 045.95 m，已超過現(xiàn)有壩頂高程。壩頂高程不能滿足20年一遇校核洪水，大壩防洪能力不滿足《防洪標準》（GB50201-1994）要求。

2.2 壩體質(zhì)量差

主要表現(xiàn)在：一是大壩填筑質(zhì)量差。根據(jù)壩體取樣進行室內(nèi)土工試驗結果，壩體干密度1.39-1.52g/cm3，平均1.47 g/cm3，達不到有關規(guī)定的要求；二是壩體滲漏。下游壩坡中部少量壩面常年陰濕，說明大壩滲漏，存在安全隱患；三是壩基滲漏。在壩下坡腳處有明顯滲漏出逸點，且常年處于濕陰狀態(tài)，說明壩基存在滲漏；四是壩面不規(guī)整。大壩壩頂高低不平，上游壩坡沒有防護措施，不能有效保護壩體土料免遭庫水的沖刷。經(jīng)對現(xiàn)狀壩體進行穩(wěn)定和滲流分析計算，只有在正常蓄水位情況下，下游壩坡可滿足穩(wěn)定要求，也不會發(fā)生滲透破壞。

2.3 溢洪道泄洪不暢

溢洪道堰頂及泄槽明渠段凈寬3.0 m，明渠段下游為漿砌塊石城門洞型拱涵，寬僅2.0 m，涵洞斷面尺寸小，影響正常泄洪。

2.4 觀測設施空白

該水庫建設時未設置觀測設施，一直無法對壩體位移、滲水等情況進行觀測，不能監(jiān)測工程運行狀況，亦不能及時發(fā)現(xiàn)問題和處理工程隱患。

3 除險加固工程設計

該水庫除險加固，盡量利用原有工程，以減少工程造價，力求經(jīng)濟合理。根據(jù)工程目前存在的問題，擬定加固方案并進行具體設計。

3.1 大壩加固工程設計

3.1.1 壩頂增高防浪墻

該水庫大壩現(xiàn)壩頂高程，不能滿足20年一遇校核洪水標準要求。根據(jù)確定的溢洪道設計方案，經(jīng)水文計算所需最大壩頂高程為1 045.95 m，超過了現(xiàn)有壩頂高程，因此需對大壩進行加高。本著壩頂結構與布置經(jīng)濟實用的設計原則，在壩頂上游側增設防浪墻，按照設計規(guī)范要求并結合工程實際情況，確定呂家河水庫壩頂高程為1 045.5 m，防浪墻頂高程1 046.7 m。防浪墻頂寬0.5 m，M7.5漿砌塊石結構。壩頂開挖至高程1045.3m，鋪設0.2m厚C20混凝土；在壩頂下游側設路緣石，寬0.2 m，高0.5 m，高于壩頂0.2 m，M7.5漿砌塊石結構。改造后的壩頂寬仍為3 m。

3.1.2 上游壩坡增設護坡

該水庫原大壩上游壩坡1∶2.0，無護坡。為了防止風浪淘刷和冰凍等破壞，設計增設壩上游護坡。經(jīng)對干砌塊石及預制混凝土塊兩種護坡方式進行比較，認為塊石具有堅固持久、抗沖刷能力強、可就地取材等優(yōu)點，故上游護坡設計采用干砌塊石護坡。干砌石塊護坡厚0.3 m，其下鋪設反濾層，反濾層厚0.3 m。上游壩腳采取拋石擠淤。

3.1.3 下游壩坡草皮護坡

該水庫原大壩下游壩坡1∶3.0，無護坡。設計下游壩坡采用草皮護坡，并增設岸坡排水溝。排水溝規(guī)格40 cm×40 cm，M7.5漿砌石結構。

3.1.4 壩體及壩基灌漿

該水庫大壩壩體填筑質(zhì)量差，壩體干密度不達要求，造成下游壩坡中部及壩基出現(xiàn)滲漏，存在安全隱患。針對此，需對大壩壩體及壩基進行灌漿處理。灌漿采用黏土漿液充填灌漿，灌漿孔按兩排布置，三角形布孔，第一排鉆孔距壩頂上游邊界線1.0 m，孔距2.0 m，排距1.5 m，灌漿孔深入至壩體以下基礎6.0 m。經(jīng)核算，大壩灌漿加固后，壩坡穩(wěn)定，不滲流，滿足規(guī)范要求。

3.1.5 增設觀測設施

根據(jù)需要，增設大壩變形、滲流量、浸潤線、水位等4項觀測項目及其設施，以觀測大壩位移、滲流等。

3.2 溢洪道加固工程設計

溢洪道位于大壩右岸，總長度230 m。其中，引渠長15 m，寬3.0-7.1 m；控制段為無坎寬頂堰，堰頂長10.0 m，堰頂高程1 043.0 m，堰頂凈寬3.0 m；泄槽段長度205 m，0+010-0+065明渠段寬3.0 m，0+065-0+215泄槽段為漿砌塊石城門洞型拱涵，寬2.0 m。主要問題是泄水涵洞斷面不能滿足校核洪水的泄洪要求。

溢洪道0-015-0+010段已建成，加固設計維持現(xiàn)狀；0+010-0+065段已開挖成型，但未襯砌，除險加固設計對其進行襯砌；0+065-0＋215段，泄水涵洞拆除重建，使其滿足泄水要求。溢洪道改造全長205 m，過水斷面采用矩形斷面，其中0+065-0＋085段為開敞式，0+085-0＋215段頂部設混凝土蓋板。具體設計如下：

3.2.1 樁號0+010-0+065段

長55 m，設計縱坡2.5%。邊墻為M7.5漿砌塊石重力式擋墻結構，高2.5 m，頂寬0.5 m，迎水面為直墻，背水面坡度 1∶0.35；底板厚 0.5 m，為 M7.5漿砌塊石結構。邊墻每隔10.0 m設伸縮縫，縫間填聚乙烯閉孔泡沫板。

3.2.2 樁號0+065-0＋143.3段

長78.3 m，設計縱坡2.5%。其中，0+065-0＋085段為開敞式矩形斷面，邊墻為M7.5漿砌塊石重力式擋墻結構，高2.5 m，頂寬0.5 m，迎水面為直墻，背水面坡度1∶0.35；底板厚0.5 m，為M7.5漿砌塊石結構。0+085-0+143.3段，邊墻為M7.5漿砌塊石重力式擋墻結構，凈高2.0 m，頂寬0.5 m，迎水面為直墻，背水面坡度 1∶0.35；底板厚 0.5 m，為 M7.5漿砌塊石結構；頂部覆蓋C20鋼筋混凝土蓋板，0+085-0+105段蓋板厚0.3 m，0+105-0+143.3段蓋板厚0.5 m。邊墻及蓋板每隔10.0 m設伸縮縫，縫間填聚乙烯閉孔泡沫板。

3.2.3 樁號0+143.3-0+215段

長71.7 m，設計縱坡0.94%。邊墻為M7.5漿砌塊石重力式擋墻結構，凈高2.0 m，頂寬0.5 m，迎水面為直墻，背水面坡度1∶0.35；底板厚0.5 m，為M7.5漿砌塊石結構；頂部覆蓋C20鋼筋混凝土蓋板，厚0.5 m。邊墻及蓋板每隔10.0 m設伸縮縫，縫間填聚乙烯閉孔泡沫板。

4 結語

呂家河水庫工程除險加固后，滿足了規(guī)范要求，防洪標準提高到20年一遇洪水標準，能夠排除諸多安全隱患，減輕下游河道的防洪壓力，保證水庫下游人民群眾的生命財產(chǎn)的安全。

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1008-0120（2017）03-0045-02

2017-06-22

田銀娥（1970-）：女，高級工程師；通訊地址：山西省晉城市澤州路1195號，048000