水库除险加固设计方案探析

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摘要：介绍了大同县营坊沟水库工程概况，针对水库存在的问题及安全隐患，进行了分析，通过对水库除险加固设计，确保水库正常运行。

关键词：水库除险加固；工程地质问题；大坝除险加固设计；探析

1概况

营坊沟水库位于大同县倍加造镇营坊沟村西，所在流域为海河流域桑干河支流坊城河一级支流尼河，坝址以上控制流域面积24.1km，河道长度6.02km，流域平均坡度0.65%，多年平均降雨量394mm。营坊沟水库原设计总库容12万m3，淤积1万m3，近年来年均蓄水量3.5万m3，年均灌溉面积0.01万hm2，是一座以灌溉为主兼有水产养殖的小（2）型水库，工程等级为V等，水工建筑物级别5级［1］。大坝类型为均质土坝，最大坝高5m，长180m，坝顶宽度6m，上游坡降比为1∶3.0，下游坡降比为1∶2.0。

2存在问题

水库1967年建成，多年来拦洪蓄水为农业生产带来可观的效益，经过40余年运行出现了不同程度的病险情况，坝体年久失修，出现了坝坡冲刷、坝体沉降、泄洪管接触渗漏、出口边墙坍塌等不良现象，给水库的安运行带来隐患。2.1库区工程地质2.1.1库区渗漏从库区的地形、地貌方面来看，河流两岸岸坡较缓，库区处于低洼谷地，为周边地区地表和地下水的排泄区；从岩性条件来看，两岸库底主要由上更新统冲洪积作用形成的低液限粉质黏土构成，可视为库底隔水层，但坝体与坝基接触带为冲洪积作用（Qal+pl3）的粗砂，其渗透性为中等透水，从地质构造条件来看，由于库区构造作用不明显，未发现有构造带存在，不存在渗漏通道，从而形成库区盆状的储水条件，因此库区存在接触渗漏的条件。2.1.2库区淤积库区及其上游河谷均为第四系松散堆积物组成，多年来泥砂等细粒物质通过洪水下移搬运淤积于库区。目前原大坝上游最大淤积厚度1m。2.2坝址区工程地质坝基土层上部为第四系上更新统冲洪积作用（Qal+pl3）的②粉土（Qal+pl3），其渗透系数1.72×10-4cm/s，为中等透水；中部为第四系上更新统冲洪积作用（Qal+pl3）的②粗砂（Qal+pl3），其渗透系数最大2.10×10-3cm/s，最小1.58×10-3cm/s，为中等透水；下部为第四系上更新统冲洪积作用（Q3）的④粉土（Qal+pl3），其渗透系数最大1.98×10-5cm/s，最小1.14×10-6cm/s，为弱—微透水性。总体评价坝基隔水性能较差。2.3坝体工程地质2.3.1坝体粉土营坊沟水库坝大坝为土坝，坝顶高程1030.16～1030.44m，库水位1027.0m。库水位以下坝体土有可能浸泡饱和，坝主体主要为低液限粉土，组成物质较杂乱，均匀性差。据土工试验资料，坝体粉土钻孔及探井土样液性指数均除K1-1大于0.75外，其均小于0.75，故坝体粉土基本不会液化，仅局部存在液化可能。2.3.2库岸稳定及库区淤积坝体填土岩性主要为低液限粉土，坝体结构松散，组成物质较杂乱，均匀性差。大坝存在坝基渗漏，渗透变形问题。坝顶无放浪墙，上游坝坡无护坡，坝后坡未设置排水设施，水蚀冲坑、冲沟多处［2］。

3除险加固方案

针对水库病、险情，为彻底消除其不安全隐患，确保水库正常运行，依据大坝安全鉴定评价结论及建议，拟定水库除险加固方案为：坝基防渗；新建溢洪道；大坝上游坝坡干砌石护坡；下游增设排水排渗设施；坝顶增设防浪墙。

4大坝除险加固设

4.1上游护坡处理大坝上游原无护坡保护，本次设计对大坝上游坝坡增设护坡，护砌范围为1025.0m至坝顶（1030.0m）。将现坝坡杂草腐植土去掉，并将坑沟人工夯填后按除险加固坡比1∶3.0整平修理，由下至上依次铺设两布一膜土工布（规格为600g/m2），30cm厚卵砾混合料垫层和130cm厚干砌块石护坡。当年筑坝时未进行清基处理，坝体与坝基结合处有3～4m粗砂层，导致坝基存在严重渗透问题。木次设计在坝前距离坝脚4m处开挖截渗槽，深度5m，铺设两布一膜土工布截渗，土工布一直与坝顶防浪墙嵌接，形成整体防渗封闭。4.2大坝下游护坡下游左右坝肩设混凝土U型渠横向排水沟各一道，坝顶下游侧设纵向排水沟。坝坡下部新建贴坡排水长70m，设计顶宽1.2m，项高程1026.5m。排水体上层为40cm厚干砌石，下层为30cm卵砾混合料垫层（粒径5～40mm）。大坝现状下游坡比1∶2.0，对大坝下游冲沟、冲坑填土夯填，坝下游坡采用C15混凝土菱形网格，网格内种植草皮，营坊沟水库大字镶嵌。4.3坝顶结构坝项上游侧增设防浪墙，防浪墙采用M7.5浆砌石砌筑，高1.0m，宽0.5m，基础埋设深度1.2m，顶部采用现浇C15混凝土压顶，厚10cm，两侧出沿5cm。防浪墙墙面M10水泥砂浆抹面厚2cm，每隔8m设1道伸缩缝。坝顶宽6m，现状混凝土路面宽3.5m，本次设计对坝顶剩余1.5m宽度铺设20cm厚三合土路面整修。4.4溢洪道营坊沟水库溢洪道位于大坝左侧，为开敞式岸边溢洪道，全长68m，进口控制段底高程1027.0m，矩形断面，进口水平段八字墙长10m，高3m，开口宽由14.0m渐缩为8m，控制段为交通桥，泄槽段底坡1/3，长9m，底宽8m；消力池长15m，护坦长8m，海漫长15m，海漫出口开挖明渠与下游河道相接［3］。4.4.1进口段浆砌石八字墙长10m，开口宽由14m渐缩为8m，墙高3m，背水面1∶0.4，基础深1.2m，进口高程1027.0m，底板0.8m厚浆砌石。4.4.2控制段采用8m跨，6m宽，3m高公路桥设计，底板采用M7.5浆砌石，高程1027m，边墙为M10浆砌石挡墙，墙高3m，背水面1∶0.5，基础深1.5m，下铺0.1m厚C10现浇混凝土垫层。4.4.3陡槽段进口高程1027.0m，水平长9m，i=l/3，底宽8m，断面为矩形，边墙为M7.5浆砌石结构，顶宽0.6m，高3m，背水面1∶0.4，基础深1.2m，陡槽底板与公路桥出口底板连接处加设齿坎，齿坎底宽0.6m，深0.4m，使底板间咬合牢固。连接处横缝采用沥青杉板填缝，651型止水带，缝宽20mm，深50mm。4.4.4消力池采用综合式消能方式，池长15m，底宽8m，底板高程1024.0m，池尾设高0.5m高的消能坎，边墙采用M7.5浆砌石挡墙，墙高4m，项宽为0.6m，外边坡1∶0.4，基础埋深1.2m，消力池底板由上至下依次为厚0.2m的C25钢筋混凝土，厚0.8m浆砌石，消力池后部设间隔1m梅花状布置的排水孔，相应底板下垫厚0.2m的卵砾混合料垫层。4.4.5护坦断面护坦断面为矩形，底板高程1020.0m，长8m，浆砌石底板厚0.8m，边墙顶宽0.6m，高3m，外边坡1∶0.4。4.4.6海漫长10m，底板高程1020.0m。底板为铅丝笼块石，厚0.8m，防冲槽为干砌块石，2.0m深。海漫长度计算：lp=（8.5～12.5）Ht式中Ht为下游水深（m）。经计算，Hp取15m。大坝经过加固，泄水建筑物得到维修，流域发生50年一遇洪水时，不会威胁大坝安全，对下游城镇和人民的生命财产起到了保障作用。

5结语

通过对水库的除险加固，设计出适合不同情况的水库除险加固方案，延长了水库使用年限，保证水库安全运行，保障当地的经济、农业发展，人民的生命财产安全。

作者:贺瑜 单位:山西省大同县水务局

参考文献：

［1］申明平.宁夏重点小（1）型病险水库除险加固项目技术管理分析探讨［J］.中国水利，2016（12）：21-24.

［2］欧阳建，彭海波.小型水库除险加固技术审查若干要点及思考［J］.中国水利，2016（8）：35-37，51.

［3］高贵芬.关于水利大坝除险加固的设计及其施工分析［J］.科技创新与应用，2016（5）：196.

［4］王青惠.红雁池水库除险加固后大坝渗流监测［J］.水利科技与经济，2016（3）：36-37.

［5］宋丽丽.打虎沟水库除险加固方案探析［J］.陕西水利，2015（1）：84-85.