桐柏縣和灣水庫除險(xiǎn)加固工程措施

王騰飛

【摘 要】本文針對(duì)和灣水庫除險(xiǎn)加固工程中大壩加固、壩體防滲、溢洪道整修、新建交通橋、新建輸水洞爬坡漏、管理房等水庫存在的主要問題進(jìn)行分析，采取的相應(yīng)處理措施，從而保障水庫的正常運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】水庫；除險(xiǎn)加固；大壩；溢洪道；輸水洞

中圖分類號(hào)： TV697.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）19-0123-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.19.055

0 引言

桐柏縣城灣鎮(zhèn)和灣水庫，位于長(zhǎng)江流域三家河支流上。儲(chǔ)集層控制盆地面積為1.2平方公里，主河道長(zhǎng)度為1.6公里，平均河道比降0.016。大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程157.66～160.65m，最大壩高8.3m，壩長(zhǎng)為233.0m。水庫于1956年9月開工，1957年11月完工。它是一個(gè)小型水庫，主要用于防洪灌溉和水產(chǎn)養(yǎng)殖等。根據(jù)20年一次洪水設(shè)計(jì)，200年一次洪水檢查，總庫容834000m3，效益容量230000m3。水庫下游有2個(gè)行政村，人口800人，耕地2000畝。水庫的主要建筑物包括水壩、溢洪道和輸水隧洞。它是一項(xiàng)以防洪為主要任務(wù)，以灌溉和水產(chǎn)養(yǎng)殖為一體的小型水利工程。

1 水庫安全鑒定及存在的問題

1.1 水庫安全鑒定

根據(jù)《水庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》SL258-2000，結(jié)合水庫現(xiàn)狀，河南華北水利水電勘察設(shè)計(jì)有限公司編制了《河南省桐柏縣和灣水庫大壩工程安全評(píng)價(jià)報(bào)告》，提出了《大壩安全鑒定報(bào)告書》，經(jīng)河南省水利廳審核，認(rèn)為該水庫屬于病險(xiǎn)水庫，工程存在以下問題：

（1）桐柏縣城灣鎮(zhèn)和灣水庫，位于長(zhǎng)江流域三夾河支流上。水庫保護(hù)了下游寧西鐵路、312國(guó)道等重要基礎(chǔ)設(shè)施，以及程灣鄉(xiāng)2個(gè)行政村，人口800人、耕地2000畝等的生命財(cái)產(chǎn)安全，水庫防護(hù)意義重大。

（2）根據(jù)大壩現(xiàn)場(chǎng)檢查情況，壩頂?shù)谋砻娌痪鶆?。大壩上游面無護(hù)坡，坡面沖刷嚴(yán)重。；壩下游為自然草皮護(hù)坡，局部凹陷；河槽段壩基接觸部位存在接觸滲漏問題。大壩工程質(zhì)量不合格。

（3）根據(jù)大壩的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，壩體上沒有防波堤、巷道圍巖、臺(tái)階，下游沒有排水溝和排水體。現(xiàn)狀溢洪道無護(hù)砌，無消能工程，沒有排氣管。輸水隧洞裂縫滲漏混凝土碳化嚴(yán)重、裂縫滲漏及無開合設(shè)施。結(jié)構(gòu)安全性為C級(jí)。

（4）壩體建于粉質(zhì)粘土上，由于壩體與壩基之間防滲處理差，存在接觸滲漏問題。，樁號(hào)0+025～0+205段下游壩腳有滲水明流，回水坡腳沒有排水體。滲流安全度為C級(jí)。

（5）根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，該區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度，可不進(jìn)行抗震安全復(fù)核。

（6）跨溢洪道交通橋?yàn)槲?，無大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施，管理設(shè)施不完善。

綜上所述，和灣水庫為Ⅲ類大壩，病險(xiǎn)嚴(yán)重，急需加固。

1.2 工程存在的問題

1.2.1 大壩

水庫壩體為均質(zhì)土壩，壩頂長(zhǎng)233.0m，壩頂寬3.6～4.6m，最大壩高8.3m，上游坡比1：2.1。下游為1：2.3。大壩無防浪墻、路沿石、上壩臺(tái)階，上游迎水面無護(hù)坡，坡面淘刷嚴(yán)重；壩下游無排水溝及排水體，為自然草皮護(hù)坡，局部凹陷；河槽段壩基接觸部位存在接觸滲漏問題。

1.2.2 溢洪道

溢洪道位于右壩肩，系開敞式明渠，梯形斷面，現(xiàn)狀底部高程154.10m，底寬1.84～3.14m，最大泄量13.0m3/s。溢洪道無護(hù)砌，無消能工程，無尾水渠。溢洪道底板巖性為粉質(zhì)粘土，裂隙發(fā)育，抗沖刷能力差；兩岸邊坡較陡，巖性為粉質(zhì)粘土。

1.2.3 輸水洞

輸水洞位于大壩右端，為爬坡漏式，洞身結(jié)構(gòu)洞形式為鋼筋混凝土有壓管，洞徑0.3m，輸水洞最大泄量為0.05m3/s。輸水洞爬坡漏，老化損壞，漏水嚴(yán)重，汛期不能正常使用。

1.2.4 基礎(chǔ)設(shè)施

大壩無水尺，無滲流和變形觀測(cè)設(shè)施，無法對(duì)大壩進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)。大壩無管理房及專職管理人員，水庫無法正常興利運(yùn)行。

2 除險(xiǎn)加固工程措施

針對(duì)和灣水庫工程中存在的問題，對(duì)水庫的大壩、溢洪道、輸水洞等建筑物進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

2.1 大壩主體工程的除險(xiǎn)加固

（1）壩頂工程

設(shè)計(jì)對(duì)壩頂路面進(jìn)行整修，壩頂增設(shè)路沿石，維持原有混凝土路面的基礎(chǔ)上，墊平壓實(shí)露肩，并在上、下游均加設(shè)C20現(xiàn)澆混凝土路沿。整修后壩頂路面向下游側(cè)呈1%傾斜。C20混凝土道路沿線寬0.15m，高0.45m，下部設(shè)現(xiàn)澆混凝土墊塊，寬0.45m，高0.15m。整修后壩頂總寬3.6～4.6m。

（2）上游護(hù)坡工程

大壩上游護(hù)坡坡度1：2.2，從壩頂至151.78m高程防護(hù)，護(hù)坡采用C20現(xiàn)澆混凝土板?，F(xiàn)澆混凝土板采用矩形2.0m×3.0m（沿壩軸線方向長(zhǎng)3.0m，沿壩坡方向?qū)?.0m），厚12cm，混凝土板之間留10cm寬無砂混凝土縫，縫下鋪設(shè)40cm寬無紡?fù)凉げ肌Ｋ娇p設(shè)防滑槽，槽深12cm。

（3）下游護(hù)坡整修

在壩坡整修的基礎(chǔ)上，采用草皮護(hù)坡，下游壩坡全部整修為1：2.4。

在大壩樁號(hào)0+080、0+150處，上下游壩坡均設(shè)置一處踏步，以方便壩體觀測(cè)。踏步臺(tái)階寬1.2m，兩側(cè)路沿寬0.2m，C20混凝土砌筑，下設(shè)10cm厚C10混凝土墊層。

（4）排水導(dǎo)滲工程

在大壩下游左右壩肩各設(shè)置一條岸坡排水溝，壩腳設(shè)一道縱向排水溝，貼坡排水體頂部平臺(tái)上游設(shè)一道縱向排水溝，在樁號(hào)0+080、0+150踏步旁各設(shè)置一橫向排水溝，由下游壩頂連接至壩腳縱向排水溝。排水溝凈過水?dāng)嗝娉叽缇鶠?.3m×0.3m。排水溝均采用M7.5漿砌石結(jié)構(gòu)，上表面及臨水面用M10水泥砂漿抹面。

2.2 大壩防滲工程措施

單排布置，鉆孔布置在大壩上游側(cè)混凝土路邊緣。灌漿孔分兩序施工，終孔間距1.5m。壩體充填灌漿頂?shù)撞可钊氲谒南瞪细陆y(tǒng)粉質(zhì)粘土1.0m，頂部深入壩體4.0m。灌漿完成后，拔套管封孔。

2.3 溢洪道主體工程除險(xiǎn)加固

溢洪道由引渠段、進(jìn)口段、控制段、泄槽段、尾水渠段組成。

（1）引渠段：梯形斷面，設(shè)計(jì)僅進(jìn)行開挖疏浚。樁號(hào)0-008～0+000，共長(zhǎng)8m。

（2）進(jìn)口段：樁號(hào)0+000～0+010，共長(zhǎng)10m，梯形斷面。兩岸邊坡內(nèi)坡1：0.8、外坡1：0.6，采用M7.5仰斜式擋土墻護(hù)砌，邊坡護(hù)砌高度由1.5m增加到2.0m。

（3）控制段：樁號(hào)0+010～0+018，共長(zhǎng)8.0m，梯形斷面。兩岸邊坡內(nèi)坡1：0.8、外坡1：0.6，邊坡護(hù)砌高2.0m，采用M7.5仰斜式擋土墻護(hù)砌。底部水平，底寬2.0m。

（4）泄槽段：樁號(hào)0+018～0+068，長(zhǎng)50.0m，梯形斷面，兩岸邊坡采用M7.5漿砌石護(hù)，內(nèi)坡1：0.8、外坡1：0.6。底寬2.0m，渠底坡度為i=0.015，護(hù)砌采用20cm厚C20混凝土，下設(shè)10cm厚C10混凝土墊層。

（5）尾水渠段：進(jìn)行開挖疏浚，使之滿足泄洪要求。

2.4 交通橋加固

跨溢洪道有一交通橋，連接縣道與和灣水庫副壩，并通向石門村。交通橋長(zhǎng)6.0m，寬3.0m，橋臺(tái)為垂直漿砌石擋墻?？蓾M足農(nóng)用機(jī)械正常通行。

溢洪道護(hù)砌時(shí)，采用護(hù)砌于設(shè)計(jì)斷面在交通橋下部，使洪水能順利通過交通橋，溢洪道護(hù)砌后，可有效防止橋下沖刷，溢洪道側(cè)墻有利于交通橋橋臺(tái)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

2.5 輸水設(shè)施工程除險(xiǎn)加固

新建輸水洞的爬坡漏位于原位置，與壩下涵管連接。爬坡漏斜臥管長(zhǎng)12.96m，共設(shè)計(jì)5級(jí)放水孔，最低級(jí)放水孔高程為151.50mm，最高級(jí)放水孔高程為153.90m，放水級(jí)差0.6m，排水孔直徑0.25m。爬坡漏底坡為1：4.0，過水?dāng)嗝娌捎镁匦?，凈?.4m，凈高0.6m，C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚0.2m。消力池長(zhǎng)2.0m，寬1.2m，深1.0m。

取保證率0.95，計(jì)算設(shè)計(jì)放水流量為0.056m3/s，進(jìn)水口控制設(shè)施為混凝土堵頭。

2.6 監(jiān)測(cè)設(shè)施

為滿足運(yùn)行管理需要，設(shè)計(jì)了壩面變形及滲流觀測(cè)工程。

變形觀測(cè)：在0+149站布置一排觀測(cè)斷面，布設(shè)3個(gè)位移觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)，各標(biāo)點(diǎn)均為豎直位移與水平位移觀測(cè)共用，安裝強(qiáng)制定心裝置。左右壩肩堅(jiān)硬穩(wěn)固部位分別設(shè)有一個(gè)位移觀測(cè)基點(diǎn)。

滲流觀測(cè)：大壩樁號(hào)0+149處設(shè)置滲壓觀測(cè)橫斷面，設(shè)置三個(gè)測(cè)壓管；壩樁0+120處下游坡腳排水溝內(nèi)設(shè)置測(cè)量堰，觀測(cè)水庫滲流情況。

此外，在踏步旁增加一套水位尺，觀測(cè)上游庫水位。

3 結(jié)論

通過上述的除險(xiǎn)加固工程措施，工程竣工后，一方面可保證大壩安全，保證下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)和交通設(shè)施的安全。另一方面，可使下游灌區(qū)水源充足，保證了當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)灌溉，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定。