付家門莊水庫存在的問題及除險(xiǎn)加固措施

潘士勇，解秀麗

(1.山東省臨沂市水利勘測設(shè)計(jì)院，山東 臨沂 276000；2.臨沂市羅莊區(qū)小埠東灌區(qū)管理處，山東 臨沂 276021)

1 水庫工程概況

付家門莊水庫位于莒縣寨里河鎮(zhèn)付家門莊村南側(cè)0.9km處，屬沭河水系，于1966年4月建成蓄水，壩址以上控制流域面積0.66km2，總庫容為12.56萬m3，興利庫容5.36萬m3，是一座具有防洪、灌溉效益的小(2)型水庫。付家門莊水庫樞紐建筑物由大壩、溢洪道、放水洞三部分組成。大壩東西向，為黏土心墻壩，壩長169m，壩頂寬2.6-4.2m，壩頂高程138.19-138.60m，最大壩高7.61m，心墻頂高程137.80m；溢洪道位于大壩左側(cè)，為開敞式溢洪道，堰頂高程為135.42m，堰寬11.4m；放水洞位于大壩右側(cè)壩體樁號(hào)0+143處，為壩下埋管式，管道為DN250鋼管，洞長25m，進(jìn)口底高程為133.50m，出口底高程為133.00m， 出口處為閘閥控制。

2 水庫存在的主要問題

付家門莊水庫于1966年建成，經(jīng)過50多年的運(yùn)行，水庫現(xiàn)狀存在多種安全隱患問題。2016年，該水庫大壩經(jīng)安全鑒定，被核定為三類壩。水庫大壩、溢洪道、放水洞均存在安全隱患，主要問題如下：

1)大壩：大壩壩型為心墻砂殼壩，最大壩高7.61m，上游坡坡比1∶2.8，坡面素混凝土護(hù)砌，破損較為嚴(yán)重；現(xiàn)狀大壩壩頂高程為138.19-138.60m，為土質(zhì)路面，壩頂寬2.6-4.2m，部分壩段壩頂寬度不滿足要求；大壩下游壩坡坡比1∶2.1-1∶3.0，局部壩坡較陡；現(xiàn)狀壩體樁號(hào)0+070-0+150段靠近閘閥室處壩坡存在滲漏，并且發(fā)生過局部滑坡現(xiàn)象。

2)溢洪道：溢洪道位于庫區(qū)左側(cè)，溢洪道進(jìn)口底高程為135.42m，寬度11.4m，溢洪道進(jìn)口導(dǎo)流墻基礎(chǔ)受掏刷，已出現(xiàn)空層現(xiàn)象，尤其是左岸導(dǎo)流墻基礎(chǔ)空洞明顯；現(xiàn)狀溢洪道生產(chǎn)橋無欄桿，橋底無護(hù)砌，基巖直接裸露，該段基巖風(fēng)化程度不均勻，局部抗沖刷性一般，橋臺(tái)及橋墩基礎(chǔ)沖刷淘蝕嚴(yán)重，存在安全隱患；生產(chǎn)橋下游砌石寬頂堰局部存在破損，下游消力池沖刷破壞嚴(yán)重；泄槽段兩岸岸坡土體為殘坡積物及強(qiáng)風(fēng)化巖自然邊坡，未護(hù)砌，抗沖刷性一般，左岸凹岸段洪水期迎流頂沖，存在安全隱患，槽底有明顯沖溝[1]。

3)放水洞：放水洞位于大壩右側(cè)，放水洞上游高程133.50m，下游坡設(shè)有2m×2m的閘閥室控制，現(xiàn)狀閘閥銹蝕嚴(yán)重，無法正常開關(guān)。

3 工程等別和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

付家門莊水庫總庫容12.56萬m3，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252—2017)，付家門莊水庫工程規(guī)模為小(2)型，其永久性主要建筑物大壩、溢洪道等均為5級(jí)建筑物，主要建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20a一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200a一遇。地震設(shè)防烈度為8℃。

4 水庫除險(xiǎn)加固工程措施

針對(duì)水庫由大壩、溢洪道、放水洞存在的主要問題，在水庫原樞紐布置的基礎(chǔ)上進(jìn)行維修加固。

4.1 大壩加固

根據(jù)水庫洪水調(diào)算成果，按照《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL189-2013)及《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274-2001)中的相關(guān)規(guī)定和公式進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，經(jīng)計(jì)算，各種工況下壩頂高程的最大值為137.35m，結(jié)合現(xiàn)狀壩頂高程138.19m-138.60m考慮，設(shè)計(jì)壩頂高程確定為138.30m。根據(jù)規(guī)范要求，防滲體頂部高程應(yīng)高出正常運(yùn)用條件的靜水位≥0.3m，且不低于非常運(yùn)用條件的靜水位，根據(jù)調(diào)洪計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)洪水位為136.23m，校核洪水位為136.70m，現(xiàn)狀黏土心墻頂高程137.80m滿足防洪要求，設(shè)計(jì)黏土心墻頂高程確定仍為137.80m。

1)大壩上游坡加固。大壩上游坡拆除現(xiàn)有混凝土面板，上游壩坡按照設(shè)計(jì)坡比1∶2.8找坡，其中高程133.0m(死水位)以下至壩腳設(shè)頂寬3.0m的壓重平臺(tái)，高程133.0m(死水位)-136.40m(興利水位以上1m)范圍采用干砌方塊石護(hù)坡，厚度15cm，高程136.40(興利水位以上1m)-138.30m(設(shè)計(jì)壩頂)范圍內(nèi)采用預(yù)制C25混凝土植草磚護(hù)坡，干砌方塊石護(hù)坡下鋪10cm厚的碎石墊層，C25混凝土植草磚護(hù)砌下鋪20cm種植土，底層均鋪設(shè)土工布250g/m2，干砌方塊石護(hù)坡與植草磚護(hù)坡之間采用C25預(yù)制混凝土齒墻(尺寸為100×350×750mm)。另外，于大壩樁號(hào)0+140處設(shè)寬1.0m的M10漿砌細(xì)料石臺(tái)階，自上游壩腳至壩頂，臺(tái)階兩側(cè)設(shè)細(xì)料石路緣石。

2)壩頂加固。對(duì)壩頂進(jìn)行修整，設(shè)計(jì)壩頂高程為138.30m，壩頂寬度4.0m，鋪設(shè)厚10cm的級(jí)配碎石路面，路面寬3.0m，壩頂上游側(cè)新建0.6m高的M10漿砌塊石防護(hù)墻，基礎(chǔ)與黏土心墻緊密結(jié)合，下游側(cè)設(shè)C25預(yù)制混凝土路緣石；另外壩頂路面設(shè)置2%的橫向坡度，將雨水排向下游側(cè)。

3)大壩下游坡加固。大壩下游坡按照現(xiàn)狀坡比1∶2.1-1∶3.0找坡，對(duì)縱、橫向排水溝拆除重建，于下游坡腳處設(shè)縱向預(yù)制C25混凝土U型排水槽，尺寸為0.65m×0.38m(寬×高)，沿下游壩坡每30m設(shè)一道橫向排水槽，尺寸為0.50m×0.27m(寬×高)。另外，于大壩樁號(hào)0+143處設(shè)寬1.0m的M10漿砌細(xì)料石臺(tái)階，自上游壩腳至壩頂，臺(tái)階兩側(cè)設(shè)細(xì)料石路緣石。

4)壩體防滲加固。根據(jù)《付家門莊水庫地質(zhì)勘查報(bào)告》可知，壩體樁號(hào)0+138-0+143段下游壩坡滑塌，水位高時(shí)滲水明顯。夾有①-1風(fēng)化巖屑素填土層，滲透系數(shù)取5.0×10-4cm/s，允許出逸水力比降0.35，高水位差下易發(fā)生滲透破壞，從而引起壩體滑坡。

設(shè)計(jì)對(duì)壩體樁號(hào)0+070-0+150段采用開挖換填處理方案，滲漏土層埋深位于4.40-3.20m，設(shè)計(jì)兩側(cè)開挖邊坡為1∶2.0，然后對(duì)壩體黏土心墻采用黏性土料回填壓實(shí)，保證壓實(shí)度≥0.97，回填土料含水量按最優(yōu)含水量控制，允許偏差為3%，設(shè)計(jì)回填黏土心墻頂高程137.80m，黏土心墻頂高程與新建防護(hù)墻基礎(chǔ)緊密結(jié)合，設(shè)計(jì)黏土心墻頂寬2.0m，上、下游側(cè)黏土心墻邊坡坡比1∶0.20；上、下游壩殼采用砂性土回填，相對(duì)密實(shí)度≥0.75。

4.2 溢洪道加固

設(shè)計(jì)維持溢洪道底高程不變，為135.42m，對(duì)現(xiàn)狀溢洪道進(jìn)、出口導(dǎo)流墻拆除重建，設(shè)計(jì)導(dǎo)流墻采用M10漿砌石重力式擋墻，基礎(chǔ)埋深0.6m，迎水側(cè)設(shè)深0.4m的齒墻。

對(duì)溢洪道生產(chǎn)橋橋底進(jìn)行護(hù)砌，設(shè)計(jì)護(hù)底厚度0.4m，底層鋪設(shè)0.1m的碎石墊層，并于護(hù)底上、下游側(cè)砌筑深0.8m的漿砌亂石齒墻；于溢洪道生產(chǎn)橋兩側(cè)澆筑厚0.2m、寬0.5m的C30混凝土基座，基座上安裝預(yù)制鋼筋混凝土防護(hù)欄桿。

對(duì)控制段頂寬2.2m的漿砌亂石寬頂堰進(jìn)行修復(fù)，采用M10漿砌亂石修復(fù)，下游外露面采用方塊石鑲面，堰頂采用厚0.2m的C20混凝土壓頂；另外于寬頂堰下游砌筑M10漿砌亂石消力池，設(shè)計(jì)消力池長5.0m，池寬11.4m，消力池池坎頂寬0.5m，池深0.5m。

對(duì)泄槽段兩岸進(jìn)行護(hù)砌，采用M10漿砌石重力式擋墻防護(hù)，墻高1.5m，基礎(chǔ)埋深0.6m，迎水側(cè)設(shè)深0.4m的齒墻。

4.3 放水洞加固

現(xiàn)狀放水洞位于壩體樁號(hào)0+143處，為壩下埋管式，管道為DN250鋼管，上游壩坡入口高程133.50m，壩下游放水洞出口為2.0m×2.0m矩形閘閥室?，F(xiàn)狀閘閥銹蝕嚴(yán)重，無法正常開關(guān)，設(shè)計(jì)更換2個(gè)閘閥。

5 結(jié) 語

付家門莊水庫除險(xiǎn)加固工程已于2019年施工完成，工程運(yùn)行情況良好。付家門莊水庫除險(xiǎn)加固工程的實(shí)施，解除了安全隱患問題，水庫的防洪安全性得到提高，水庫20a一遇洪水削減洪峰21%，200a一遇洪水削減洪峰20%，有效保護(hù)下游水庫下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全，水庫水源保證率得到提高，可充分利用水庫水源發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉，水庫的防洪、灌溉效益得到充分發(fā)揮。