小都嶺水庫病險成因分析及除險加固措施

任福斗，劉美艷

（吉林省通化縣水利電力勘測設計隊，吉林 通化 134100）

通化縣大多數水庫建于上世紀70年代以前，限于當時歷史條件等諸多因素影響，加上長期運行投入不足，老化失修，水庫工程安全問題日益突出。進入21世紀以來，國家逐年加大了對水庫除險加固的投入力度。通化縣先后17座水庫列入了《全省病險水庫除險加固規劃》和《全國病險水庫除險加固專項規劃》。通過兩項規劃的實施，解決了一個中型水庫，兩個小（一）型水庫影響防洪安全的問題，并提高了水庫蓄水能力，增強了灌溉、供水、發電和養殖等綜合效益。還有14座小（二）型病險水庫，已通過安全鑒定審查，正在進行初步設計及除險加固施工，預計2013年末除險加固工程全部竣工。規納起來有以下幾種病險類型、成因及加固處理方法：

1 擋水壩

以通化縣小都嶺水庫查土壩上游護坡沉陷脫落，下游出現不均勻沉陷，壩基滲漏。經穩定計算，此壩不穩定，必須加固處理。上下游護坡的不均勻沉陷是由于大壩嚴重滲漏，一些小顆料被水帶走所致。護坡脫落是因人工礫石護坡的粒徑過小，縫與縫間隙過大，礫石塊料間隙壓實不嚴密，且沒有錯縫砌筑，再加上多年來未進行維修，且在風吹日曬及水的沖刷和冰壓力作用下造成的。壩基滲漏是由于施工時，基礎開挖未達到不透水層，致使壩基有滲水通道。壩體滲漏是由于橫斷面尺寸過小，滲透水頭大，填筑土料不合格，碾壓不密實等綜合因素造成的。

這次除險加固，壩體防滲是采用上游坡鋪設土工防滲膜，防滲膜底部與混凝土枕梁相接，枕梁澆筑在鎮腳平臺上，防滲膜上部鋪設15 cm厚骨料墊層。脫落破損的護坡拆除做鎮腳平臺，平臺上內側設置矩形0.5 m×0.5 m混凝土枕梁，在防滲膜骨料墊層上鋪設15 cm厚C20混凝土，單塊長寬為1.5 m×1.0 m，沿水平方向錯縫澆筑。為防止壩下游坡細顆料被帶走，并且保證大壩穩定，在下游491.17 m以下部位鋪設無紡布反濾，加蓋3 m厚砂礫料貼坡壓腳。為防止壩基滲漏，在原地面491高程以下，即壩軸線0+080—0+150 m部位，沿壩軸線每2 m布設一個帷幕灌漿孔，對壩基進行帷幕灌漿。

2 溢洪道

位于土壩右端（樁號0+271），為開敞式實用堰，由進口引渠段、控制段、陡坡段、尾渠4部分組成。溢洪道凈寬8.1 m，堰頂高程494.24 m。非常溢洪道位于溢洪道右側。溢洪道控制段，堰面凸凹不平，引渠底掏刷嚴重，高低不平，兩側邊墻破損，部分渠段有坍方淤積，束窄斷面，尾渠嚴重回淘，不能通暢泄流，危及大壩安全。

由于建設期資金短缺致使原建筑物結構不完整，引渠、控制段、消能、尾渠均未完善。加上長期運行投入不足，老化失修，造成破損及坍方情況。由于水庫建于20世紀70年代以前，當時沒有正規的設計，采取的洪水標準不切合實際，此次加固全國采取了統一的設計及校核標準，使除險加固更規范化。根據庫容、水頭等相關資料查得小都嶺水庫為10年一遇洪水設計，50年一遇洪水校核。針對溢洪道存在的種種問題，原位拆除重建。

設計溢洪道仍在原位重建，位于大壩右端樁號0+271處，全長57.9 m，開敞式，堰型為實用堰，由引渠、控制段、陡坡段、尾渠四部分組成.溢洪道控制堰寬仍為8.1 m，堰頂高程494.24 m。非常溢洪道位于溢洪道右側。

2.1 控制段 引渠段設計

這次除險加固設計，修建堰頂控制段6 m，由寬11.2 m漸變到8.1 m,澆筑40 cm厚混凝土（并配溫度鋼筋），下鋪10 cm素混凝土墊層。清除堰前引渠段土方，基礎砌筑厚25 cm漿砌毛石，高程與堰頂相同；控制段左岸邊墻樁號0+000—0－006 m，右岸邊墻0+000—0－008 m，總長14 m，墻體采用重力式混凝土結構形式，墻身高2.66 m，基礎埋深1.5 m。

引渠段總長19.6 m、進口寬由19.2 m漸變到11.2 m，保證進口不被洪水沖刷。引渠段左岸邊墻樁號0－006—0－040 m，總長34 m，墻體采用重力式混凝土結構形式，墻身高2.66－1.0 m，基礎埋深1.5 m。堰體段混凝土完好，不需修建。邊墻排水管設在邊墻1/3處，間距2 m。

2.2 溢洪道消能段及尾渠設計

消力池兩側現有45.9 m漿砌石擋墻墻身斷裂，局部已倒塌，需拆除重建 ,新建擋土墻均采用混凝土重力式結構形式（因該部位長期浸泡在水中），墻頂寬 0.3 m，迎水坡直立、背水坡 1∶0.45，基礎埋深1.5 m，邊墻設排水孔、間距2 m、墻后回填透水料。混凝土邊墻樁號0+000—0+021.5,右側邊墻樁號0+000—0+021.5，兩側總長43 m。

消力池底板設鋼筋混凝土護底，混凝土底板厚0.4 m，下設0.10 m厚素混凝土墊層，下鋪0.2 m碎石墊層及無紡布，消力池長18.9 m，寬8.1 m。

海漫段長11 m，采用干砌石護底、護坡形式，邊坡坡比1∶1.5，砌石厚0.25 m，下設0.2 m碎石墊層及無紡布400 g/m2。海漫尾部設倒梯形防沖槽，深 1 m，邊坡 1∶0.7。

3 輸水洞

輸水洞位于土壩左側樁號為（0+058.6）。輸水洞距下游出口10 m處有斷縫，裂縫達10 cm，形成不均勻沉陷錯位。洞內混凝土剝蝕嚴重，洞與壩體有嚴重的接觸滲漏問題。年久失修啟閉設備無法正常運行，閘門銹蝕嚴重關閉不嚴，局部漏水嚴重。水塔表面混凝土結構老化剝蝕嚴重，有明顯碳化現象,鋼筋裸露。輸水洞斷裂是由于輸水洞基礎出現不均勻沉降造成的，即部分基礎坐落在不同的地質層上，產生不均勻沉降。混凝土老化剝蝕是由于自身配比不合理，或抗凍指標達不到造成的。洞與壩體之間嚴重的接觸滲漏問題是由于施工時回填土未充分壓實及設計時缺少截水環所致。由于缺少日常維護資金，金屬結構不能定期維護，所以造成啟閉設備無法正常運行，閘門銹蝕嚴重關閉不嚴，局部漏水嚴重。

針對輸水洞存在的種種問題，原位拆除重建。設計輸水洞仍在原位重建，右端（0+058.6）。全長52.6 m，由進口段、洞身段、豎井段、出口段、海漫段組成。

進口段為鋼筋混凝土矩型結構，總長5.0 m，底寬由3.33 m漸變到1.2 m，底高程為489.34 m；底板厚0.40 m、下設0.10 m厚素混凝土墊層。

洞身段。長25.5 m，洞孔尺寸為1.2 m×0.8 m，底厚0.35 m，兩邊墻和頂板厚均為0.35 m，底板下設0.10 m厚素混凝土墊層。

豎井段。豎井段由閘室、豎井、啟閉室及工作橋部分組成。豎井段長4.1 m，閘室內檢修、工作閘門為1.2 m×1.2 m的鋼閘門各一扇，采用LQ-10 t的手電兩用螺桿啟閉機2臺和支撐環2個；豎井平面尺寸為4.4 m×4.1 m（長×寬），啟閉室為磚混結構，啟閉室建筑面積為24 m2。閘室段為鋼筋混凝土結構，底板厚0.9 m。工作橋長3.06 m，橋面寬2.0 m。

出口段全長18 m，出口段長4 m，底寬1.2 m；擴散段長4 m，底寬由1.2 m漸變到3.0 m，底板厚0.4 m、下設0.1厚素混凝土墊層；消能段長10 m，底寬3 m，底板厚0.4 m、下設0.1厚素混凝土墊層，0.15 m厚碎石墊層及無紡布（400 g/m2），并設有底坎，底坎高程489.06 m。

出口海漫段長20 m，采用干砌石護底、護坡的形式，干砌石護底0.25 m，下設0.2 cm碎石墊層及無紡布（400 g/m2）。

總之，病險水庫除險加固是一項十分艱巨的任務，只有科學論證，查明病險水庫產生的真正原因，應用切實可行的經濟實用的工程措施，才能真正達到除險加固的目的，最大限度地發揮水庫綜合效益，造福于民。