水库除险加固设计方案实例

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摘要:文章通过贵州独山县新台水库工程实例分析其存在的问题，介绍了在水库除险加固工程中采用的最优设计方案。因该工程对坝体、溢洪道、输水涵洞及渗漏等方面均有涉及，具有一定代表性，可为小型水库除险加固提供一些参考。

关键词:新台水库;除险加固;设计方案;工程措施

小型水库是我国水利基础设施建设十分重要的一环，在农村引用水、农业灌溉等方面发挥着积极的作用。据相关统计资料表明，我国已建成的各类水库中，小型水库约占95%左右，且大多修建于20世纪90年代之前［1］。在我国出现的垮坝事故中，小型水库占比达到90%以上。由于建设时间长，在当时条件下施工技术有限，设备简陋，维护困难，设施老化，很多小型水库存在安全隐患，其主要表现在3个方面:①水库防洪不达标;②建筑结构不安全;③工程渗流不安全。文章对贵州独山县新台水库除险加固设计方案实例进行分析，探讨工程中所采用的相关工程措施。

1工程概况

新台水库地处独山县羊凤乡新台村，是以农灌为主的小(2)型水库。大坝为均质土坝，坝顶高程1043.00m，最大坝高13m，坝顶长73m，坝顶宽4.5m;大坝正常蓄水位为1042.00m;设计洪水位1043.25m，校核洪水位1043.67m，校核标准为200a一遇。水库总库容为12.1万m3，兴利库容为8.63万m3，死库容为1.2万m3。水库始建于1972年，最终在1976年复建并于5月完工，运行至今坝坡基本稳定，因当时施工技术手段落后，整体施工质量较差，坝体渗漏严重，排水体后形成洼地，田中涌水明显。

2工程措施

2.1水库大坝。大坝上游为干砌石护坡，坡度为1∶3.2，护坡支撑在基础平台上。下游为植草护坡，坡度为1∶2.34，下游坝址设贴坡排水。上、下游坡面平整度差，杂草灌木从生，上游坝坡受水位变幅影响出现不同程度的沉陷［2］。根据洪水复核及调洪计算结果(见表1)可以看出，在正常运用条件下，正常蓄水位时所需坝顶高程为1043.13m，高于现有坝顶高程(1043.00m)0.13m;设计洪水位时所需坝顶高程为1044.36m，高于现有坝顶高程(1043.00m)1.36m;在非常运用条件下，校核洪水位时所需坝顶高程为1044.34m，高于现有坝顶高程(1043.00m)1.34m。工程综合各方面考虑，选取坝顶加高下游坝体培厚的方法，这种加高方法不影响水库正常运用。修整后的坝体标准剖面为:最大坝高13.8m，坝顶高程为1043.80m，坝顶设防浪墙，防浪墙高0.7m，防浪墙顶高程1044.50m，坝顶宽度为3.7m，上游坝坡1∶3.2，下游坝坡1∶2.4。下游在高程1035.00m设宽1.5m马道，下游坝趾设置有排水贴面，排水体顶部高程1032.40m，排水体顶部宽0.5m。2.2坝顶整治。坝顶由于凹凸不平，杂草较多，局部地带有很多坑洼，需先将坝顶清挖0.3m，整平填筑至1043.30m后铺30cm厚的碎石，再抛洒少许黏土作内胶结料，夯筑碾压密实，使其高程达到1043.80m。坝顶上、下游边线采用C15混凝土浇筑成路沿石挡墙，坝顶上、下游路沿石挡墙厚度分别为1m、0.5m，上游挡墙顶部高程1044.50m，下游挡墙顶部高程为1043.80m。2.3上游坝面整治。通过大坝的渗流稳定与坝坡稳定计算分析，可知大坝上游坝坡是稳定安全的。但水库大坝出现年久失修、老化、渗漏等种种病因，上游坝坡已长满野草和小灌木，作为上游护坡的零星碎块石由于受波浪拍打，绝大部分都已移位下滑。上游坝面整治方案为:①在上游坝面高程为1030.00设置宽1.5m、高1.5m的C15混凝土墩，该混凝土墩既作为护坡脚槽，同时也作为灌浆平台使用，脚槽基础高程1030.00m;②清挖整平原坝坡，然后从从上至下依次铺设8cm厚的C15混凝土预制块、20cm厚碎石垫层、10cm砂垫层、复合土工膜、20cm厚砂垫层［3］。2.4下游坝坡整治。由于大坝下游的排水棱体表面破损较为严重，需对原排水棱体进行改造设计，排水棱体的具体改造设计如下:将原排水棱体全部拆除，在新填筑坝趾处设置一个0.5m宽的排水贴面平台，该贴面排水体的外边坡为1∶1.5，并在排水贴面体内缘以及坝端与岸肩相接处未设置排水沟，为了防止雨水冲刷下游坝面，本阶段在下游坝面排水棱体内缘和坝端与岸肩相接处设置排水沟，排水沟设计尺寸为:b×h=0.3m×0.3m。同时为满足交通人行要求，在下游坝面设计了1座人行梯步，人行梯步宽1.5m，该人行梯步采用C15混凝土浇注而成，而每步梯步高0.15m，宽0.36m。对于下游坝面出现的坑洼地带，采用土石回填夯实即可。

3防渗处理

大坝坝体防渗处理采用上游坝面铺设土工膜和坝脚齿槽帷幕灌浆的方法进行防渗处理。对坝基、坝体、两坝肩透水系数不满足标准要求地段初步设计帷幕灌浆，直至相对弱透水层分界线与防渗帷幕顶界线闭合，形成完整的防渗体系的范围。灌浆帷幕线的布置:河床段，共11个孔，两坝肩沿土工膜嵌边齿槽中心线布置，共31个孔，左右岸沿坝轴线布置，共8个孔。大坝帷幕深度进入岩石透水率q＜5Lu范围以内5.0m，孔距为3.0m，终孔直径不得小于φ=91mm。

4溢洪道处理

溢洪道位于大坝左坝肩，为正槽宽浅开敞式溢洪道全长80m，由进口溢流段、渐变段、陡槽泄洪段、挑流段和消力坑组成。进口为圆弧喇叭形，混凝土护底。溢流堰为宽顶堰，堰顶高程为1042.00m，控制段宽度5.5m，长20;渐变段为S型曲线布置，长32m，宽从5.5m变到3.5m。陡槽段为圆弧形布置，半径14m，陡槽段长25m;挑流段为圆弧形布置，半径为3m，挑流段长3m，宽2m。挑坎高程为1035.90m，消力坑沿圆弧切线布置。消力坑平面布置成垂直溢洪道的沟槽型，坑深1.5m，溢洪道全部为浆砌块石结构。溢洪道进、出口通畅，仅对原溢洪道加高0.3m;下游冲坑对岸修建顶部宽度为0.5m、的浆砌石挡墙进行防护。其他部位保持原有结构不变。改造后大坝坝顶高程1043.80m，水库最高限制水位为1043.80，此时水库最大堰上水深H=1043.80－1042.00=1.80m。结合防洪标准的复核成果，当水库水位为设计洪水位1043.25m时，相应的泄量为12.2m3/s，当库水位为校核洪水位1043.67m时，相应的泄量为18.8m3/s。可知在设计、校核洪水位时，要求的下泄流量均小于现状下最大下泄流量20.95m3/s，即现有溢洪道溢流条件满足安全泄洪要求。

5输水设施

大坝输水设施设在左岸，为砌石无压方涵，进口高程1035.10m，输水涵洞长60.6m，出口底板高程1034.20m，涵洞断面尺寸为0.4m×0.4m。该涵洞事故闸门年久失修，启闭机设备缺失，破损严重，已不能正常运行。方涵出口有水流现象。左岸管理房和启闭机室多处坍塌，有严重安全隐患。对原涵洞进口进行适当拆除后，在涵洞中埋设DN300mmPE管，在PE管进口设钢筋网，进水段穿过截水墙，进口高程为1035.10m，同时进行混凝土充填。在PE管出口段设置闸阀室，闸阀室内布设DN300mm暗杆楔式闸阀(检修闸阀)和DN300mm暗杆楔式闸阀(工作闸阀)。在闸阀室后设置1个消力池，避免下泄水流对渠首的冲刷，为保证取水管经久耐用，对原涵洞全段进行C15混凝土充填处理。

6结语

新台水库除险加固工程综合的对坝体、溢洪道、渗流等问题进行了处理，设计方案不影响水库正常使用，施工方便。水库完工后解除了安全隐患，更好保护下游人民的生命财产安全并可恢复40余公顷灌溉面积，产生了积极的社会效益与经济效益。

参考文献:

［1］杜雷公.全国病险水库除险加固专项规划综述［J］.水利水电工程设计，2003(07):1－5.

［2］刘春洋.小型水库除险加固工程施工管理措施研究［J］.黑龙江水利科技，2013(12):244－246.

［3］孛永平.小水库除险加固设计方案的选取［J］.中国农村水利水电，2012(04):145－149.

作者:王海军 王飞 单位:1.贵州水利水电职业技术学院 2.贵州三策工程设计咨询有限公司