吳堂水庫除險加固工程設計

□李 鵬（信陽市江淮水利水電工程建設監理站）

□夏小川（信陽市水利局）

吳堂水庫除險加固工程設計

□李 鵬（信陽市江淮水利水電工程建設監理站）

□夏小川（信陽市水利局）

吳堂水庫為均質土壩，此次除險加固針對水庫現狀及安全評價中存在的主要問題，上游壩坡采用混凝土襯砌，壩體設置深層水泥土攪拌樁防滲墻的加固方案，解決了壩體滲漏安全問題，溢洪道澆筑混凝土寬頂堰控制水流，并增設消力墩等消能工，解決了泄洪安全問題，輸水洞進口重建豎井式閘室，解決引水灌溉問題，除險加固后，消除了多年的安全隱患，水庫發揮了工程效益。

均質土壩；除險加固；溢洪道；豎井閘室

1.工程概況

吳堂水庫位于河南省羅山縣莽張鄉蔡店村，在淮河流域竹竿河支流上，控制流域面積16.6km2，總庫容379.10萬m3；是一座以防洪、灌溉為主，兼顧水產養殖等綜合利用的?。?）型水庫。主要建筑物有大壩、溢洪道、輸水洞等。

大壩為均質土壩，壩長522m，頂寬2.9～4m，無防浪墻，壩頂高程75.40～76.00m，為土路面，最大壩高12.7m。上游坡為干砌石護坡，下游為草皮護坡。

溢洪道為開敞式土渠，進口堰頂高程72.10m，寬26m，凈寬20.6m，長7.7m，堰頂最大下泄流量101.70m3/s。堰后為明渠，長87m，底部高程71.10m，下游接15.8m長陡坡段，底板為混凝土護砌，陡坡段下游為消力池，池長9.5m，池深0.4m。陡坡段、消力池邊墻均為漿砌石結構；輸水洞全長18m，設計流量1.55m3/s，進口設有鋼筋混凝土提升式平面閘門，安裝30kN手搖螺桿式啟閉機。

水庫于1955年建成，大壩在50多年的運行中，經濟效益顯著，累計供水0.6億m3，對下游防洪和地區國民經濟發揮了重大作用。但目前壩體滲漏嚴重，上游護坡斷裂、空洞、坍塌，溢洪道泄洪不暢，輸水洞進口閘門等問題嚴重，年久失修無法正常啟閉。

2.工程地質及工程質量評價

水庫庫區及壩址區地貌上屬大別山山前波狀平原，兩岸崗丘高程在70.90～78.40m之間，相對高差小，坡度平緩。壩體為人工填土，壩基為第四系全新統及更新統沖洪積低液限粘土。經室外注水試驗，壩體平均透系數為1.51×10-4cm/s，屬中等透水性，壩基平均滲透系數為1.87×10-5cm/s，屬弱透水性；由試驗成果并結合現場勘察，壩體填土材料以低液限粘土為主，夾灰色耕植土，填土較雜亂，厚度不均一，施工壓實不均勻，鉆進過程中縮徑嚴重，壩體填土合格率45%。綜合判定壩體填筑質量較差。

3.工程存在主要問題

3.1 大壩護坡損毀及壩坡穩定安全系數不滿足規范要求

大壩上游坡比1∶1.5～1∶2.8，混凝土護坡現已經斷裂、風化、空洞，坍塌嚴重；下游坡面嚴重變形，呈上陡下緩、凹面曲線形，坡比為1:1.25～1：2.86，經復核，上下游壩坡安全穩定系數均不滿足規范要求。

3.2 壩體及壩基滲漏

壩體填筑質量差，滲透系數較大，下游坡散浸，局部壩腳沼澤化，有可能發生滲透破壞，已影響到工程的正常運用。

3.3 下游坡無排水設施

大壩下游壩坡為草皮護坡，無排水反濾設施，浸潤線逸出點較高，壩體有可能發生滲透破壞。

3.4 壩頂路面為土路面，凸凹不平，雨天難以通行。

3.5 未設置滲流及沉降等觀測設施、管理設施不完善。

4.大壩除險加固設計

4.1 防滲加固處理工程

壩體滲漏處理采用深層攪拌樁防滲墻，處理范圍樁號0+000～0+522，全長522m，沿壩軸線布置，攪拌樁防滲墻頂部高程為75.10m，底部深入壩基低液限粘土頂部以下1.0m，攪拌樁直徑為50cm，樁距40cm，樁與樁搭接長度10cm，最小成墻厚度為0.3m，水灰比1.5∶1，水泥土中水泥摻入比為12%。

4.2 上游護坡工程

由于上游護坡損毀嚴重，且壩坡不規整，本次除險加固將上游混凝土及干砌石護坡全部拆除，按設計坡比1∶2.5進行整修后，采用厚0.15m的C20混凝土，0.15m厚的砂石墊層重新護坡。護坡范圍為全壩段，由死水位69.92m護至壩頂75.50m。護坡分縫規格為3m×3m，縫中填塞無砂混凝土，縫下鋪設30cm寬土工布。

4.3 壩頂路面工程

壩頂路面設計高程為75.50m，混凝土路面寬2.7m，采用20cm厚的C20混凝土硬化，下鋪設20cm厚的10%水泥穩定石屑層，在壩頂路面兩側設0.150m×0.60m（寬×高）的C20混凝土路沿石，埋深40cm，正對壩坡橫向排水溝處預留排水缺口。

4.4 下游壩坡培厚整修加固工程

本次除險加固工程設計擬對下游壩坡按設計坡比進行培厚整修加固。首先清除壩坡表面的有機質類土，平均清基厚0.50m。清基完成后，重新回填，整平后達到設計坡比1∶2.5。壩坡回填土壓實度要求達到0.96以上，回填密實后，統一鋪設草皮護坡。

4.5 下游排水工程

為使壩體滲水能順利排出，防止發生滲透破壞，擬在樁號0+136～0+491壩段下游壩坡處設置貼坡排水。設計貼坡排水頂部高程為71.50m，材料由內至外依次為0.20m厚粗砂墊層、0.20m厚碎石墊層、0.30m厚干砌塊石。

大壩下游坡設置縱橫向排水溝。在下游回填部分與原地面交線處及壩腳處各設縱向排水溝1條，斷面尺寸為0.40m×0.40m，采用C20混凝土澆筑，邊墻及底板厚均為0.15m。同時，沿壩軸線每隔50m設一條橫向排水溝，壩體與山坡結合處設橫向排水溝，斷面尺寸為0.30m×0.30m，采用C20混凝土砌筑，邊墻及底板厚均為0.15m。

5.溢洪道除險加固設計

溢洪道采用矩形寬頂堰控制水流，長度3.4m，底寬26m，底部采用0.3m的C20混凝土底板護砌。下鋪0.1m的C10混凝土墊層，兩側設置M7.5漿砌石八字墻。經復核，原消力池不滿足規范要求，加設輔助消能工。將原混凝土底板鑿除0.05m厚，新澆筑0.25mC25鋼筋混凝土，并設置φ22錨筋加固，長1m，間距1.5m，呈梅花形布置。消力池前端設置一排C25鋼筋混凝土分流墩，分流墩后3m處設置一排C25鋼筋混凝土消能墩，后端設置C25鋼筋混凝土尾坎。尾坎后為防止沖刷，底部采用0.3m的C25鋼筋混凝土護砌，其下鋪設0.1m厚的C10混凝土墊層，長度5m，并與原尾水渠底部平順連接。同時消力池兩側邊墻拆除重建，采用M7.5漿砌石砌筑，設計墻頂高程為68.35 m，總高5.5m。

6.輸水洞除險加固設計

進口重建為豎井式閘室，出口增設消能設施。閘室段長5.2m，孔口尺寸定為1.0m×1.0m（寬×高），底板高程為69.92m，控制室底板高程為74.80m。安裝檢修閘門及工作閘門各一扇，配備SYQ-I-5型手動啟閉機兩臺。出口新建鋼筋混凝土消能工。

7.結語

本水庫除險加固工程項目技術上可行，經濟上合理，建議盡快進行除險加固，充分發揮工程應有效益。

2012-07-02