某水庫(kù)除險(xiǎn)加固措施研究及應(yīng)用

周祥 樊利容

項(xiàng)目來(lái)源：重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級(jí)科研項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：K201713。

摘 要： 近年來(lái)，我國(guó)水利事業(yè)飛速發(fā)展，但水庫(kù)施工和運(yùn)行管理任然存在較多安全隱患。并且病險(xiǎn)水庫(kù)也逐漸增多，病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固直接關(guān)系到廣大社會(huì)群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，正確處理水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工程必須成為一個(gè)不可松懈的工作。開(kāi)發(fā)一些先進(jìn)的病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固實(shí)用技術(shù)，篩選出既能實(shí)現(xiàn)除險(xiǎn)目的、又經(jīng)濟(jì)合理的除險(xiǎn)加固方案。

關(guān)鍵詞： 水庫(kù);除險(xiǎn)加固;措施

【中圖分類號(hào)】TV698.2+3 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.33.232

1 工程概況

某水庫(kù)庫(kù)內(nèi)水主要做飲用水使用，屬一級(jí)飲用水源保護(hù)區(qū)。是一座以供場(chǎng)鎮(zhèn)人口飲水為主，兼防洪、灌溉于一體的小（2）水利工程。設(shè)計(jì)灌溉面積861畝。樞紐工程由大壩、溢洪道組成。

水庫(kù)壩址為“U”型河谷，谷底高程571.24m（黃海高程，下同）。壩址以上集雨面積0.445km2，主河道長(zhǎng)0.73km，河床平均比降為58.6‰。水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水設(shè)計(jì)，200年一遇洪水校核。大溝水庫(kù)設(shè)計(jì)洪峰流量為12.6m3/s（P=5%），洪水總量7.89萬(wàn)m3，相應(yīng)洪水位592.14m;校核洪峰流量為19.4m3/s（P=0.5%），洪水總量13.23萬(wàn)m3，相應(yīng)洪水位592.54m，水庫(kù)總庫(kù)容24.6萬(wàn)m3。水庫(kù)正常水位為591.26m，相應(yīng)庫(kù)容為20.3萬(wàn)m3，死水位578.80m，死庫(kù)容為0.3萬(wàn)m3，興利庫(kù)容20.0萬(wàn)m3。

水庫(kù)大壩壩型為漿砌條石單曲拱壩，最大壩高19.5m，壩頂寬1.6m，最大壩底寬4.06m，壩頂軸線長(zhǎng)102.6m。工程于1971年11月動(dòng)工修建，1975年3月完工。本次大壩除險(xiǎn)加固主要措施為：大壩壩頂增設(shè)防浪墻，增設(shè)安全欄桿;對(duì)上游壩面水庫(kù)大壩壩型為漿砌條石單曲拱壩，最大壩高19.5m，壩頂寬1.6m，最大壩底寬4.06m，壩頂軸線長(zhǎng)102.6m。工程于1971年11月動(dòng)工修建，1975年3月完工。本次大壩除險(xiǎn)加固主要措施為：大壩壩頂增設(shè)防浪墻，增設(shè)安全欄桿;對(duì)上游壩面采用鋼筋砼掛網(wǎng)噴錨防滲;對(duì)壩基、壩肩采用帷幕灌漿進(jìn)行防滲處理，下游壩坡采用M10水泥砂漿開(kāi)槽勾縫。

水庫(kù)溢洪道設(shè)置在大壩右壩肩，堰頂高程為591.26m，過(guò)水凈寬6.0m，溢洪道全長(zhǎng)42.0m。校核工況下（P=0.5%）溢洪道下泄流量為12.4m3/s，設(shè)計(jì)工況下（P=5%）下泄流量為7.1m3/s，消能防沖工況下（P=10%）下泄流量為5.5m3/s。溢洪道除險(xiǎn)加固措施為：拆除原有溢洪道邊墻及部分底板進(jìn)行重建，新建消力池和尾水渠，改建溢洪道上人行橋。

水庫(kù)現(xiàn)狀管理設(shè)施極其落后，無(wú)必要的大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施，無(wú)防汛通訊、交通設(shè)備;水庫(kù)管理房成危房。水庫(kù)管理設(shè)施改造方案為：設(shè)置自動(dòng)化水位、雨情觀測(cè)系統(tǒng)及大壩位移、沉降等安全監(jiān)測(cè)設(shè)施，大壩監(jiān)測(cè)設(shè)施由具有相應(yīng)資質(zhì)專業(yè)隊(duì)伍施工，不納入本次設(shè)計(jì)，新建水庫(kù)管理房100m2。

2 水庫(kù)工程地質(zhì)

水庫(kù)所在河流屬長(zhǎng)江水系臨江河支流，該區(qū)屬褶皺抬升低山地貌。區(qū)域地貌形態(tài)受區(qū)域構(gòu)造和巖性控制，背斜成山，向斜成谷;呈現(xiàn)一山、一槽相間分布的地貌格局。

庫(kù)區(qū)地形地貌簡(jiǎn)單，屬褶皺抬升低山地貌，兩側(cè)山體基本對(duì)稱，河谷呈“V”型，地形相對(duì)較陡，相對(duì)高差在20～30m之間，自然斜坡坡角25°～55°之間，溝壑切割深度10～30m。

庫(kù)區(qū)地處華鎣山穹褶束東山背斜近核部，地層由第四系（Q4）與下伏三疊系上統(tǒng)須家河組（T3xj）構(gòu)成，巖層產(chǎn)狀275°∠3°，較平緩，傾向下游并略傾向右壩肩，庫(kù)區(qū)未見(jiàn)斷層發(fā)育，構(gòu)造穩(wěn)定性良好。

庫(kù)區(qū)地層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，巖體均系三疊系上統(tǒng)須家河組（T3xj）青灰色、灰白色砂巖組成，巖體厚大完整，局部為第四系覆蓋。庫(kù)區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，無(wú)斷層和構(gòu)造破碎帶存在，山體雄厚，庫(kù)區(qū)外近距離內(nèi)無(wú)相鄰深切河谷，地形封閉條件較好，適宜水庫(kù)建設(shè)，庫(kù)區(qū)無(wú)滲漏。

庫(kù)岸主要由三疊系上統(tǒng)須家河組（T3xj）砂巖組成，巖層傾向下游，巖層產(chǎn)狀為275°∠3°，左岸地形較平緩，坡角20°～35°，右岸地形稍陡，坡角30°～55°，右岸由于常年的流水沖刷在平拱壩的位置形成陡峭土質(zhì)岸坡，坡底基巖裸露。庫(kù)岸植被覆蓋較好，由于庫(kù)水的漲落及降雨的影響，上覆第四系土體可滑落至庫(kù)內(nèi)，但其方量較小，對(duì)庫(kù)岸穩(wěn)定不會(huì)產(chǎn)生影響。區(qū)內(nèi)無(wú)大的滑坡體及其他不良地質(zhì)現(xiàn)象，岸坡穩(wěn)定性較好。

水庫(kù)周邊植被覆蓋較好，農(nóng)墾度不高，水土流失不嚴(yán)重;固體徑流主要來(lái)源于近庫(kù)岸耕植區(qū)和水庫(kù)水位變幅帶，該帶的第四系覆蓋層在庫(kù)水往復(fù)浸泡下被帶入庫(kù)內(nèi)淤積，現(xiàn)庫(kù)內(nèi)淤積不嚴(yán)重。

地下水根據(jù)埋藏條件和含水層性質(zhì)分為淺層基巖裂隙水與孔隙水兩類。工程區(qū)位于東山背斜近核部，構(gòu)造裂隙和層間裂隙發(fā)育，基巖裂隙水賦存于此類裂隙中，主要受大氣降水的補(bǔ)給，水量不豐，排入水庫(kù)或溝谷中?？紫端癫赜诘谒南禋埰路e層孔隙中，此處植被發(fā)育，保水性好，易形成零星的上層滯水，主要受大氣降水補(bǔ)給，水量極微。

壩體漿砌條石的物理力學(xué)指標(biāo)：天然含水率2.78%-5.43%，天然密度2.33 g/cm3-2.59g/cm3，干塊體密度為2.21 g/cm3 -2.52g/cm3，吸水率3.37%-7.53%，孔隙度9.03%-18.15%。

據(jù)壩區(qū)4個(gè)鉆孔：對(duì)壩體做注水試驗(yàn)6段，壩體為漿砌條石結(jié)構(gòu)，經(jīng)注水試驗(yàn)得到壩體滲透系數(shù)7.40×10-5～6.2×10-4cm/s，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，壩體砌筑質(zhì)量一般，但局部存在砌筑質(zhì)量問(wèn)題，在常年庫(kù)水沖刷和風(fēng)化作用下，有灰縫脫落及其條石破裂等現(xiàn)象，引起壩體局部滲漏。

對(duì)基巖做壓水試驗(yàn)11段，得到壩基砂巖透水率為1.0Lu～46.7 Lu，透水率變化范圍較大，其中透水率大于10Lu的有4段，占36%，大多集中在高程570.00m以上壩基部位，且以右壩肩居多，樞紐區(qū)巖體基本為弱風(fēng)化和微風(fēng)化巖體，巖體完整性好，從壓水試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，滲漏呈現(xiàn)無(wú)規(guī)律性，與巖體本身關(guān)系不大，是明顯的構(gòu)造裂隙和層間裂隙引起的滲漏。相對(duì)隔水層埋深從左壩肩向右壩肩逐漸變深，最深可達(dá)23.20m，高程569.60m，相對(duì)隔水層巖體完整，裂隙較少且連通性差，壓水試驗(yàn)透水率小于10Lu，無(wú)滲漏。

3 除險(xiǎn)加固措施研究及應(yīng)用

3.1 大壩

3.1.1 壩頂

保持原壩頂高程592.80m、壩頂寬1.60m不變，上游側(cè)增設(shè)0.20m高防浪墻，采用C25鋼筋砼現(xiàn)澆;防浪墻墻頂、壩頂外側(cè)設(shè)不銹鋼護(hù)欄。

3.1.2 下游壩坡

對(duì)現(xiàn)有壩面采用M10水泥砂漿開(kāi)槽勾縫，砌石縫間設(shè)Ф32間距3.00×3.00m排水管。

3.1.3 大壩防滲

對(duì)壩體上游垂直壩面采用C25鋼筋砼掛網(wǎng)錨噴進(jìn)行防滲處理，厚度0.12m，壩頂至庫(kù)底全高錨噴，鋼筋網(wǎng)設(shè)計(jì)為Ф8@150，全粘結(jié)錨桿采用Ф20@1500、錨深0.75m、M30水泥砂注漿;對(duì)壩基、壩肩采用帷幕灌漿進(jìn)行防滲處理，在上游壩腳設(shè)置灌漿平臺(tái)，帷幕灌漿孔向左壩肩延伸12.00m，向右壩肩延伸10.00m，孔距2.00m，帷幕灌漿至基巖相對(duì)不透水層（按10Lu控制）。

3.1.4 大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施

增設(shè)大壩變形、滲漏監(jiān)測(cè)設(shè)施和水位、降雨量自動(dòng)觀測(cè)設(shè)施。該部分由業(yè)主委托專業(yè)單位設(shè)計(jì)安裝。

3.2 溢洪道

在原址整治溢洪道，長(zhǎng)42.00m，由控制段、泄槽段、消力池、尾水渠四部分組成。

控制段長(zhǎng)2.00m，底寬6.00m，邊墻高1.80m，底坡為0，保持原狀;頂部重建預(yù)制鋼筋砼人行橋。

泄槽段長(zhǎng)30.00m，第一段長(zhǎng)10.00m，底寬由5.40m漸變至4.00m，邊墻高度由1.8m漸變至1.20m，底坡i=0.15;第二段長(zhǎng)20.00m，底寬為4.00m，邊墻高1.00m，底坡i=0.2。本段拆除重建，底板采用0.30m厚C25砼襯砌，邊墻采用M7.5漿砌條石襯砌。

新建消力池長(zhǎng)8.00m，底寬4.00m，底板采用0.20m厚C25鋼筋砼襯砌，邊墻采用M7.5漿砌條石襯砌。

新建尾水渠長(zhǎng)2.00m，底板采用0.20m厚C25砼襯砌，邊墻采用M7.5漿砌條石襯砌。

3.3 附屬工程

整治1.50km、新建0.05km防汛搶險(xiǎn)公路。

新建水庫(kù)管理房100m2。

參考文獻(xiàn)

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