忻府區(qū)雙乳山水庫除險加固工程分析

趙中人

（忻州市忻府區(qū)云中河水利管理處，山西 忻州 034000）

1 工程概況

忻州市忻府區(qū)雙乳山水庫位于云中河支流南云中河上游的雙乳山腳下，距忻州城區(qū)約20 km，是海河流域子牙河水系滹沱河一級支流南云中河上的一座控制性工程。壩址以上控制流域面積330 km2，是一座分洪蓄清，灌溉興利的中型水庫。水庫原設(shè)計總庫容1 285萬m3。水庫始建于1959年，1962年建成并投入運行。原水庫由大壩、1號2號副壩、溢洪道、灌溉洞、東西副壩組成。水庫運行40余年來，出現(xiàn)了諸多不穩(wěn)定隱患。

存在主要問題有：水庫主、副壩防洪能力抵御100年一遇洪水標準；主、副壩上游護坡塌陷、破損嚴重。副壩壩頂寬度及抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均不滿足規(guī)范要求；壩體填筑質(zhì)量差，大壩壩基、副壩壩體、壩基及東西副壩漏水嚴重，存在嚴重的滲透破壞現(xiàn)象，滲流形態(tài)不安全；溢洪道進口閘室為漿砌石結(jié)構(gòu)，砂漿脫落，下游消力池兩側(cè)墻傾斜，出口消力坎掏刷破壞嚴重，進口閘門、啟閉設(shè)施老化；大壩左壩肩巖體較破損，裂隙發(fā)育，滲漏嚴重；防汛上壩公路不暢，必要的大壩安全監(jiān)測與管理設(shè)施缺失。

2 除險加固工程

2.1 庫區(qū)工程地質(zhì)問題

工程區(qū)處于云中山以東，忻定盆地金山、銀山以西、奇村盆地南端。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造屬于祈呂賀蘭山字型構(gòu)造東翼弧中，華夏原呂梁山褶斷帶東部的新華夏系斷陷盆地邊緣地帶。受其影響，工程區(qū)內(nèi)構(gòu)造相對活躍，構(gòu)造穩(wěn)定受其影響；

庫區(qū)兩岸地下水補給河床，但是水庫蓄水運行期，側(cè)庫水補給兩岸，但無明顯的出滲點。庫岸滲漏存在，總滲漏量為6 325 m3/d，滲漏量較大；

庫區(qū)存在浸沒問題，但兩庫岸外都有工程，使其浸沒范圍不會再擴大，只要完善現(xiàn)有工程即可；

壩址區(qū)主、副壩都存在壩基滲漏問題，主壩滲漏量為2 029.28 m3/d，1號、2號副壩滲漏量分別為385.69 m3/d和165.72 m3/d，總計為2 581.39 m3/d。折合流量為0.03 m3/s，滲漏量較大。

另外，1號、2號副壩還存在滲透穩(wěn)定問題，建議對1號、2號副壩壩基進行防滲處理。

主、副壩壩體質(zhì)量欠佳，碾壓不均勻，壩體干密度、透水性等指標都達不到設(shè)計要求，設(shè)計應(yīng)考慮加固措施。

2.2 除險加固內(nèi)容

山西省發(fā)展和改革委員會文件，以晉發(fā)改設(shè)計發(fā)［2009］1073號《關(guān)于忻府區(qū)雙乳山水庫除險加固工程初步設(shè)計的批復》，同意除險加固的主要建設(shè)內(nèi)容為：主副壩壩基防滲處理、壩坡防滲加固。水庫左岸埡口防滲處理；溢洪道和灌溉輸水洞改建。防汛搶險道路改造；完善水庫大壩觀測等管理設(shè)施。

3 除險加固設(shè)計要點

3.1 工程設(shè)計

根據(jù)安全鑒定結(jié)果，水庫現(xiàn)有壩頂高程不滿足規(guī)范要求，大壩也存在嚴重安全隱患，不能按設(shè)計正常運行，認定為三類壩。

工程規(guī)模為中型，工程等別為III等。相應(yīng)的主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級，臨時建筑物級別為5級。由于水庫所在區(qū)域位于云中河出山口處，地形地貌均符合山區(qū)的特點，且上下游水頭差大于10 m，同時考慮水庫下游保護范圍內(nèi)有地級城市一座，有鐵路、高速公路等重要設(shè)施，故此，永久建筑物的洪水設(shè)防標準按100年一遇洪水設(shè)計，1 000年一遇洪水校核。

本區(qū)地震動峰值加速度為0.2 g，相當于地震基本烈度8°。

3.2 工程布置

整個除險加固工程由主、副壩、7個小山包、溢洪道、左庫岸防滲以及上壩公路和其他工程組成。

主壩：大壩壩頂寬5～7 m，路面為C 25現(xiàn)澆混凝土鋪筑，向下游坡比3%。壩頂上游設(shè)C 20鋼筋混凝土防浪墻，下游設(shè)預(yù)制混凝土路沿。上游壩坡坡比1∶3，護坡鋪設(shè)預(yù)制混凝土嵌固塊護坡，下設(shè)防滲土工布，下游壩坡坡比1∶2.7，采用草皮護坡和預(yù)制混凝土凹型排水溝；壩基采用等厚掘攪水泥土連續(xù)防滲墻防滲。

1號副壩：全部拆除重建，重新碾壓回填土。壩后增設(shè)干砌石排水棱體。壩頂寬度8.5 m，迎水面坡比1∶2.5，背水面坡比1∶2.0，路面C 25現(xiàn)澆混凝土鋪設(shè)，增設(shè)防浪墻，預(yù)制路沿。護坡鋪設(shè)預(yù)制混凝土嵌固塊護坡，下設(shè)防滲土工布。壩基采用等厚掘攪水泥土連續(xù)防滲墻防滲。

2號副壩：全部拆除重建壩頂鋪設(shè)C 25現(xiàn)澆混凝土路面，上游設(shè)C 20鋼筋混凝土防浪墻，下游設(shè)預(yù)制C 20混凝土路沿，上游壩坡坡比1∶2，護坡鋪設(shè)預(yù)制混凝土嵌固塊護坡，下設(shè)防滲土工布。下游壩坡坡比1∶1.75，采用草皮護坡，并設(shè)預(yù)制C 20混凝土排水溝，壩基采用結(jié)合槽防滲。

東、西副壩：東副壩上、下游坡比分別為1∶1.3和1∶1，進行培厚處理，對滲漏段340 m進行防滲加固處理，壩頂兩側(cè)筑漿砌石擋墻，中間填土壓實，鋪設(shè)泥結(jié)碎石路面。對上游壩坡進行修正，護坡鋪設(shè)預(yù)制混凝土嵌固塊護坡，下設(shè)防滲土工布。下游壩坡在原基礎(chǔ)上整修，增設(shè)草皮護坡。

西副壩上、下游坡比分別為1∶1.31和1∶1，進行培厚處理，對滲漏段580 m進行防滲加固處理，壩頂兩側(cè)筑漿砌石防浪墻，中間填土壓實，鋪設(shè)泥結(jié)碎石路面。對上游壩坡進行修正，護坡鋪設(shè)預(yù)制混凝土嵌固塊護坡，下設(shè)防滲土工布。下游壩坡在原基礎(chǔ)上整修，增設(shè)草皮護坡。

溢洪道和灌溉輸水洞：將現(xiàn)狀溢洪道及灌溉輸水洞進口全部拆除重建，新建溢洪道布設(shè)在原址范圍內(nèi)。溢洪道由進口段、閘室段、陡坡段、消力池段和海漫及防沖槽段組成，設(shè)計最大泄洪量為249.62 m3/s。

左庫岸帷幕灌漿：對距左岸埡口處135 m強滲漏段，進行帷幕灌漿處理，深度35 m，厚度1 m，分兩排梅花布孔，排距1 m，終孔距1.5 m。

防汛搶險公路：結(jié)合雙乳山水庫旅游開發(fā)，將150 m上壩公路和917 m環(huán)庫公路進行硬化處理，路面為C 25混凝土路面。

機電及金屬結(jié)構(gòu)：溢洪道設(shè)泄洪閘4孔，左右灌溉輸水洞各1孔，設(shè)工作門及檢修閘門，泄洪閘選用QL-2×120-SD手電兩用螺桿啟閉機，灌溉輸水洞選用QL-50-SD手電兩用螺桿啟閉機起吊。

4 結(jié)語

2012年、2013年該工程已批復完成并竣工驗收。工程竣工后，解決了大壩壩基滲漏及滲透穩(wěn)定、1號與2號副壩以及東西副壩滲漏、庫區(qū)左岸明望村西滲水進農(nóng)戶等工程地質(zhì)問題，水庫達到攔洪度汛條件，可正常蓄水，年均為四干渠供水300萬m3，灌溉秦城鄉(xiāng)農(nóng)田1 334 hm2，年均為云中河景區(qū)供水400萬m3，年均產(chǎn)漁5 000 kg?，F(xiàn)水庫運行正常，成為忻州市的一座重點中型水庫，為當?shù)胤姥纯购?、農(nóng)業(yè)抗旱、環(huán)境生態(tài)、旅游產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮著越來越重要的作用。

中小型病險水庫的除險加固，應(yīng)結(jié)合水庫的實際情況，堅持因地制宜的原則，采取有效的措施，對病險水庫進行除險加固。并應(yīng)注重新方法與新技術(shù)的應(yīng)用，提高水庫除險加固工程的質(zhì)量，保證其能達到治理的效果，確保水庫的正常運行及安全性，促進水利事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。