小型水庫除險加固工程措施探討

唐玲玲

【摘 要】文章以某水庫為例，首先描述了水庫的工程概況、水文及工程地質情況，然后對該水庫除險加固的必要性和迫切性進行分析，并提出了用于大壩除險加固的具體措施，最后總結了水庫除險加固達到的效果，拋磚引玉，供同行借鑒。

【關鍵詞】小型水庫；除險加固；大壩施工；放水設施施工

【中圖分類號】TV697 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）02-0064-03

1 工程概況

某水庫1991年水文復核集雨面積為0.54 km2，總庫容為13.75萬m3。20年一遇設計洪峰流量為14.62 m3/s，200年一遇校核洪峰流量為20.25 m3/s。水庫正常蓄水位為100.60 m，設計洪水位為102.44 m，校核洪水位為102.07 m。該水庫距容城約10 km，地理位置為東經110°35'，北緯22°55'，水庫建于1954年10月，1955年2月竣工投入運行，是一座以灌溉為主的?。?）型水庫。水庫壩址上游控制集雨面積為0.54 km2，正常蓄水位為100.6 m，水庫總庫容為13.75萬m3，興利庫容為8.6萬m3，設計灌溉面積約33.33 hm2（500畝）農田。水庫樞紐建筑物主要由大壩、溢洪道、梯級放水涵管組成，大壩為黏土心墻壩，現壩頂高程為102.6 m，最大壩高12.6 m，壩頂長度為49 m，現大壩內外坡比均為1∶1.8左右。大壩內坡無護坡石，由于年久受庫水和雨水沖刷已不平整，形成坑、溝。大壩外坡無排水溝，濾水堆也殘缺不整。壩頂有一條簡便的人行道路，由于運行多年，加上壩體沉陷，壩頂已凹凸不平，直接威脅大壩安全。開敝式溢洪道位于大壩右側山體，在山體開挖而成，堰頂高程為100.6 m，堰寬2 m，泄槽段接山坡尚有10 m左右的高差，該溢洪道普遍寬度為2 m，未襯砌邊坡，有部分崩塌，嚴重影響水庫溢洪和安全運行。梯級放水涵管位于大壩左側，放水涵管位于壩肩與山體結合處的山體上，放水級道位于山體上。受當時建筑材料限制，放水涵管出口橫斷面尺寸為0.15 m×0.20 m（寬×高）的小洞口，放水涵管為φ200 mm的瓦管，外包水泥、黃泥三合土，放水級道為采用石灰、黃泥、砂三合土澆筑，外用石灰水泥砂漿抹面。經過50多年的運行，外觀部分砌筑和批灰砂漿脫落，工程嚴重老化，放水涵管過小，無法進入檢查工程的危險程度。排放不暢，嚴重影響大壩的安全運行，必須采取措施進行改造。該水庫距通往村莊的四級公路約2.5 km，其中只有1 km村道能通四輪后驅車，尚有1.5 km為人行小路不能通車，對防汛搶險和工程安全檢查極為不利。該水庫1991年水文復核集雨面積為0.54 km2，總庫容為13.75萬m3。20年一遇設計洪峰流量為14.62 m3/s，200年一遇校核洪峰流量為20.25 m3/s。水庫正常蓄水位為100.60 m，設計洪水位為102.44 m，校核洪水位為102.07 m。本次除險加固設計按《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252—2000）規(guī)范規(guī)定，本水庫工程等別屬Ⅴ等，工程規(guī)模為?。?）型，永久性水工建筑物級別主要建筑物為5級，次要建筑物為5級，水庫設計洪水標準為20年一遇，校核洪水標準為200年一遇。經復核，本水庫集雨面積為0.54 km2，總庫容為13.14萬m3，興利庫容為8.6萬m3，死庫容為0.03萬m3。20年一遇設計洪峰流量為13 m3/s，200年一遇校核洪峰流量為18 m3/s。水庫正常蓄水位為100.60 m，設計洪水位為102.16 m，校核洪水位為102.65 m。

2 水庫除險加固的必要性

該水庫建于1954年10月，1955年2月竣工投入運行，經過幾十年的運行，工程設施嚴重老化，主要存在問題如下：壩坡雨水沖刷嚴重，壩內坡無護坡，壩體單薄，壩頂高程不夠，壩頂無防浪墻、放水級道砌體砂漿老化，殘缺崩塌；放水涵管過小并老化，不能放水，排水不暢、溢洪道沒有襯砌，無效能防沖設施；無進庫道路、無管理房。水庫經過50多年的運行，樞紐工程設施老化，工程一直控制在低水位帶病運行，處于危險狀態(tài)，因此本次對水庫進行除險加固是必要的。

按照水利部水建管〔2003〕271號文《水庫大壩安全鑒定辦法》的要求，2008年12月由某縣水利局組織對該水庫進行了安全鑒定。安全評價承擔單位通過現場考察和收集工程運行、觀測資料，結合勘探，對工程防洪安全、大壩質量、大壩結構、滲流穩(wěn)定、泄水建筑物安全等進行了單項分析和評價，于2008年12月提交了大壩安全評價成果《水庫大壩安全評價報告》。2008年12月廣西某縣水利局主持召開了水庫大壩安全鑒定會議，專家組提出了《大壩安全鑒定報告書》，認為該水庫大壩存在較嚴重的工程質量問題，安全隱患多，不能按設計要求正常運行，按《水庫大壩安全鑒定辦法》（水建管〔2003〕271號）和《水庫大壩安全評價導則》（SL 258—2000）的規(guī)定，評價該水庫為三類壩。市水利局于2008年對該水庫進行核查，同意三類壩鑒定結論。本次對水庫除險加固主要內容如下：①內、外壩坡培厚，加固修整；內坡設砼護坡；外坡種植草皮護坡，設縱橫向排水溝，壩腳設排水棱體，壩頂設防浪墻。②完善溢洪道。③新開進庫上壩公路。④新建管理房。因此，對該水庫進行除險加固是非常有必要的。

3 工程地質及水文情況

水庫的水系從庫區(qū)經垌心坡、黎讀橋歸入繡江，屬繡江的二級支流。水庫位于低山丘陵地形地貌區(qū)，山地峰頂高程為100～150 m，丘陵地面高程為60～90 m。地形受構造和地層巖性的影響顯著，山脈走向，谷地延展的方向及水系的分布方向多與構造線相一致，一般背斜成山，向斜成丘。水庫區(qū)出露地層有二迭系茅口階（P1m）砂頁巖和第四系殘坡積（Qedl）層。地質構造簡單，巖層為單斜構造單元，巖層走向北東，傾向南東，傾角為5°～20°。為單斜地層構造單元。庫區(qū)未發(fā)現區(qū)域構造斷裂通過，近壩庫岸未發(fā)現大型塌滑現象，庫岸穩(wěn)定。基巖裂隙水和孔隙水分別賦存于巖、土層中，均屬潛水。基巖裂隙水在兩岸山體內受大氣降水補給后，賦存于基巖風化層及構造裂隙中，就近向溪溝排泄再匯流入水庫。根據《中國地震動參數區(qū)域圖》（GB 18306—2001），工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05 g，對應地震基本烈度為Ⅵ度，地震動反應譜特征周期為0.45 s。庫區(qū)出露地層主要為二迭系茅口階（P1m）砂頁巖和第四系殘坡積（Qedl）層。分述如下：殘坡積（Qedl）為黃色、灰黃色、紅黃色粉質黏土，稍濕～濕，硬塑～堅硬狀態(tài)，一般含風化碎屑，含量為15%～25%，分布于土丘、斜坡及坡腳，厚度為1.5～3.0 m。二迭系下統茅口階（P1m）為灰色、灰黃色、暗紅色薄層～中厚層狀泥質粉砂巖、砂質頁巖，含煤層（線），微層理普遍發(fā)育，砂巖及砂質頁巖均為夾層出現。塊石料可用容州鎮(zhèn)甲根田采石場的石料，運距為12 km，石料巖性為砂礫巖，新鮮飽和抗壓強度為40～60 MPa，儲量豐富，質量滿足技術要求。

該水庫距容城約10 km，地理位置為東經110°35′，北緯22°55′，屬珠江水系北流河的支流河上游的一支流。水庫壩址以上控制集雨面積為0.54 km2，壩址以上河流長0.86 km，平均坡降為98‰。水庫流域屬于亞熱帶地區(qū)，氣溫直接受西江流域的影響，同時也受內地山區(qū)影響。多年平均氣溫為20.4 ℃，月平均最高氣溫為28.3 ℃，月平均最低氣溫為11 ℃，極端最高氣溫為36.7 ℃，極端最低氣溫為0.7 ℃。根據氣象站多年的完整資料統計，多年平均相對濕度為81%，多年平均相對最小濕度為9%。查該地區(qū)降雨量等值線圖，多年平均降雨量為1 700 mm，多年平均徑流深為935 mm，計算得水庫多年平均來水量為50萬m3。

設計暴雨計算：由于水庫沒有實測年最大1 h、6 h和24 h暴雨資料，因此其降雨量均值及Cv值直接用等值線圖結果。

設計洪水：由于水庫流域內無實測洪水資料，根據有關規(guī)范規(guī)定，本次洪水復核采用由暴雨推求設計洪水的方法進行。

調洪演算：按復核的設計洪水成果，根據水庫泄流曲線及水位與庫容關系曲線進行調洪計算，調洪演算采用輔助曲線法進行。

4 水庫加固的具體措施

4.1 大壩加固設計

大壩為黏土心墻壩，壩長528 m，頂寬10 m，最大壩高8.0 m，內坡比自上而下為1∶2.87、1∶1.82，為草皮護坡。外坡坡比為1∶1.57，為草皮護坡，外坡壩腳無反濾體。

4.2 溢洪道加固設計

本次除險加固結合溢洪道現狀，在現狀基礎上進行擴建完善。設計溢洪道為漿砌石結構。溢洪道進口底高程為100.60 m，長7.5 m，進口最小寬度為2 m。溢洪道泄槽寬2 m，為一級陡坡。泄槽陡坡水平投影長度為59 m，底坡為1∶24.47，泄槽陡坡出口接自然山坡。為滿足大壩的防洪搶險要求，根據工程的總體布置擬在溢洪道（樁號0+013.00～0+017.00）上建造一座交通橋。交通橋采用現澆平板橋，按汽車-10級設計，橋面寬4 m，凈跨度為2 m。

4.3 新建進庫上壩公路

水庫離進村四級公路2.5 km，其中1 km為簡便進村道路，晴天可通農用運輸車，有1.5 km為田間小路，不能通車。為了便于開展水庫防汛搶險工作，現設計沿山邊開挖一條路面寬4 m的進庫上壩公路，公路全長2 km，路面鋪設0.2 m厚的泥結石，路背開通排水溝，以便防汛搶險。

4.4 管理用房

為了便于水庫管理，改善防汛值班人員的工作條件，現設計在大壩右端山體建設管理房1間，供貯備防汛物資和管理人員居住，管理房屋面積為15 m2，為磚混結構建筑。

5 加固后的效果

本水庫設計灌溉面積約800 hm2（1.2萬畝），由于渠道工程老化嚴重、水庫存在較大險情隱患，水庫降低水位運行，目前實際灌溉面積約266.67 hm2（0.4萬畝）。除險加固項目完成后，水庫可恢復正常蓄水，灌區(qū)可恢復灌溉面積約300 hm2（0.45萬畝），其中水稻約166.67 hm2（0.25萬畝），甘蔗約133.33 hm2（0.2萬畝）。本水庫除險加固項目工程靜態(tài)總投資為77.25萬元，項目實施后，將新增年灌溉效益67.5萬元。水庫除險加固完成后，社會效益顯著：首先，解除了工程存在的險情，確保下游人民群眾生命財產的安全；其次，保證了水庫蓄水，滿足灌區(qū)農田和當地人畜飲水的用水需求；再次，有力地保障當地社會的穩(wěn)定，有效地促進庫區(qū)經濟的發(fā)展。

6 結語

通過對大壩進行壩坡加固、溢洪道加固、上壩道路加固等一系列除險加固措施，該水庫恢復了防洪、灌溉、供水、養(yǎng)殖等正常使用功能，保障了下游人民生命財產安全，并充分發(fā)揮工程灌溉、供水等效益，取得了良好的成效，并發(fā)揮了較大的社會效益。

參 考 文 獻

[1]黃榮衛(wèi).低彈?；炷练罎B墻在土石壩工程中的應用[J].大壩與安全，2006（3）.

[2]陳理達，羅素芬.堤防工程防滲墻塑性混凝土配合比試驗研究[J].廣東水利水電，2008（1）.

[3]張發(fā)華.我國水電站大壩安全現狀[J].大壩與安全，1987

（1）.

[責任編輯：陳澤琦]