燈塔水庫除險加固工程設計

栗軍奇

（中國水電工程顧問集團貴陽勘測設計研究院 貴州貴陽 550081）

1 工程概況

燈塔水庫位于貴州省余慶縣大烏江鎮銀壩村半坡村民組境內，地理位置為東經107°42′15″，北緯27°28′44″。水庫大壩距離余慶縣城83km，距離鄉村公路約0.5km。該工程于1956年動工修建，1958年完工投入使用，1994年對大壩溢洪道進行了擴寬，2007年完成大壩安全復核報告。復核后的結果為該水庫壩址以上流域面積0.475km2，水庫總庫容11.19萬m3，校核洪水位（200年一遇）799.21m，正常蓄水位798.0m，對應庫容7.5萬m3，死水位792.98m，對應死庫容0.3萬m3。屬?。?）型水庫。

擋水建筑物為均質土壩，壩頂高程800m，最大壩高8.16m，壩頂寬7.2m，壩頂長34.6m。溢洪道位于大壩右岸，為無堰開敞式溢洪道，溢流凈寬4.0m，進口控制高程798.00m，全長43.33m。有一個底孔放水涵洞位于右壩段，漿砌石箱涵，斷面為40cm× 60cm，洞長41.93m，進口設直徑為Ф300mm的雙向轉動閘門，出口底板高程792.98m。

水庫1958年建成蓄水后，大壩壩基滲水,在距壩腳下游21 m處有一集中出水點，經2007年3月11日現場測算其水量為1.2 L/s(庫水位794.98m), 滲漏量隨庫水位的升降而增減，并有逐年增大的趨勢，據調查當庫水位在正常水位時其出水量為5.0L/s。

2 水庫存在主要問題及處理措施

2.1 水庫存在的主要問題

（1）壩頂沒有防浪墻，大壩壩頂高程不滿足規范要求，防洪能力不滿足規范要求，不能安全下泄20年一遇的設計洪水和200年一遇的校核洪水；

（2）大壩壩基滲水，在距壩腳下游21 m處有一集中出水點；

（3）上游壩坡破損嚴重，大壩岸坡局部出現垮塌，上游壩坡沒有護坡，不滿足要求；

（4）溢洪道墻身和底板損壞嚴重，抗沖能力差，下游無消能設施，直接威協大壩和下游的安全；

（5）大壩放水涵洞進口段存在滲漏，不利于大壩安全，進口雙向轉動閘門已經損壞且無啟閉設備，不能正常運行；

（6）管理設施不完善，無管理用房，管理機構運行不正常；

（7）進庫公路不滿足要求，跨溢洪道的交通橋需改造；

（8）無監測設施和觀測設施（見圖1）。

2.2 除險加固設計方案

2.2.1 大壩

根據對大壩安全超高的復核計算結果及現狀壩體的體型情況可知：壩體滲流穩定不滿足規范要求，壩體穩定滿足規范要求，溢洪道泄洪不滿足規范要求，說明現狀壩體及溢洪道不滿足運行的要求。上游坡侵蝕嚴重不規則、無護坡，下游坡不規則無護坡，上游無防浪墻，壩體下游側有滲水，需要進行 整治。壩高維持原壩高 799.5m不變，上游坡修整為1∶2.4，用土工膜防滲，六面體護坡；壩頂寬度5m，路面為20cm泥結碎石路面；壩前設防浪墻，墻高 1.0m；下游坡修整為 1∶2.4，C15混凝土框架護坡，坡腳做排水棱體；左右岸岸邊設排水溝與引水渠相接；壩體及壩肩采用帷幕灌漿防滲。溢洪道拆除原漿砌石渠道，修建新的溢洪道，調整泄槽坡度為 0.15，泄槽寬度全部調整為 4m，采用跌坎消能，出口設消力池（見圖2）。

圖1 水庫現狀平面布置

2.2.2 溢洪道

對現狀溢洪道進行改造加固。開挖左側邊墻以擴寬溢洪道，擴挖后的溢洪道底寬 4.0m。從交通橋到樁號0+26.13右側邊墻兼做改造公路擋土墻，高度約4.0m，寬度1.2m。左側邊墻高度1.2m，寬度 0.5m；樁號 0+26.13～0+36.12為轉彎段，轉彎半徑 20m，轉角 66.49°，0+36.12樁號彎道橫向水面差達到 1.35m，平均水深 0.19m，再加上安全超高 0.5m，右側邊墻高度達到 2.0m，故樁號0+26.13～0+36.12右邊墻高度由4.0m漸變到2.0m。左側邊墻高度1.2m，寬度均為0.5m。左右側邊墻垂直，漿砌石砌筑，并在左側邊坡上布置 φ22間排距 1.5m×1.5m、L=4.5m的錨桿。支護后的溢洪道不抬高大壩溢洪道進口，需將溢洪道底板向下開挖20cm，底板澆筑20cm厚C20混凝土。溢洪道出口段修筑臺階消能設施，底板厚度 20cm，消能臺階高度 50cm，寬度 50cm，采用C20混凝土澆筑。溢洪道泄槽段末端接消力池，寬度4m，長度6m，深0.35m，采用混凝土襯砌，厚度 0.5m。為保證溢洪道整體的防滲能力，在支護后的溢洪道邊墻上采用 M10砂漿抹面，厚度3cm（見圖3）。

圖3 溢洪道除險加固設計

2.2.3 輸水設施

大壩放水涵洞布置在右壩段溢洪道左側，埋設于壩體內，由漿砌石砌筑構成，斷面寬0.4m，高0.6m，出口高程為792.98m，管長32m。進口設Ф300雙向轉動閘門，放水閘銹蝕嚴重，封閉不嚴存在漏水，啟閉設備簡易。

先對涵洞洞身進行檢查，有破損踏空部位應及時回填修復。拆除涵洞進口閘門，在放水涵洞內布設DN300的PE管供水，由于壩體培厚，現有的放水PE管長46.45m，用砂漿回填PE管和放水箱涵之間的間隙，并進行回填砂漿。在大壩下游安裝DN300的閘閥2個，壓力等級0.5MPa，控制放水管泄流，在下游新建閘閥控制室，面積為 12m2的磚砌體結構。水庫運行中根據淤沙情況及時對放水涵管進口進行清淤處理。

2.2.4 防滲

對壩體上游面采用土工膜全斷面鋪設防滲，在鋪設土工膜的邊緣設置蓋帽混凝土或封邊混凝土，蓋帽混凝土兼作灌漿平臺和固結土工膜邊緣用，復合土工膜頂端應鋪設至壩頂防浪墻底高程，與壩頂防浪墻體固結，封邊混凝土沿壩面邊緣的山體延伸至壩頂，混凝土斷面尺寸為厚1.5m的直墻，壩體前緣段以及壩面兩側的混凝土均應深入山體內，且伸入巖體不小于 0.5m，澆筑混凝土墻時，每隔 10m留一條施工縫，防止墻體發生不均勻沉降，伸縮縫采用寬40cm的定型橡膠止水。

受原施工條件、施工設備以及施工工藝等因素的限制，壩體填筑時無嚴格完善的質量管理體系和質量監控措施，壩體施工時雖采用人工夯實，但施工工藝過于簡單，填筑時部分壩體未經完全碾壓夯實，從而出現壩體存在填筑質量不均勻、密實度和防滲效果較差等問題。故須沿壩軸線對壩體進行充填灌漿，灌漿孔距 2.0m，深入基巖1.0m，灌漿壓力50kPa。

對壩基、壩肩的滲漏采用帷幕灌漿處理，帷幕灌漿孔沿防滲墻中心線布置，孔距為 2m，帷幕按單排布置。封邊混凝土墻沿上游壩體邊緣布置，基礎開挖進入基巖 0.5m，混凝土墻與土工膜防滲連成整體，基巖采用帷幕灌漿，起灌高程以混凝土墻的沿線高程點控制。帷幕灌漿底限根據壩頂鉆孔勘探情況來控制，初步擬定帷幕底線進入基巖 5.0m左右，透水率小于 8Lu，帷幕兩端延伸采用透水率小于8Lu段上限與798.0m高程線相交點來控制，兩端分別延伸3～6m。

2.3 處理措施

（1）大壩高程在 799.5m，新建高 1.0m的防浪墻，頂高程800.5m；

（2）改擴建右岸進場公路 0.5km，進場公路從跨溢洪道右側通過，修建溢洪道交通橋，進場公路路面寬度4.5m；

（3）對壩基接觸帶、壩肩接觸帶及壩體進行防滲處理；

（4）新建下游左右岸壩肩截水溝；

（5）上游壩坡采用六邊形混凝土預制塊整治護坡；下游壩坡采用混凝土框架護坡，內種草皮，中部設踏步，左右側山體排水溝與下游引水渠相接，修復排水棱體；

（6）開挖溢洪道底坡，加大溢洪道泄槽段的底坡，溢洪道寬度與現狀寬度一致為4 m，溢洪道泄槽段寬度擴挖到 4m。新建溢洪道漿砌石擋墻，底板采用素混凝土結構，加高泄槽邊墻滿足規范要求的泄流能力。溢洪道右側邊墻作為改造公路的擋墻，為保證防滲效果，對漿砌石擋墻進行砂漿抹面；

（7）拆除轉動閘門及啟閉機，在洞內埋設PE放水管，用砂漿回填PE管與涵洞之間的空隙，并進行回填灌漿；

（8）新建管理用房，匹配大壩安全監測設施并完善管理制度（見圖4）。

圖4 施工總平面布置

3 除險加固評價

經除險加固后安全復核，各工況的安全系數滿足相關規范要求。

（1）壩體上下游修坡、增設排水棱體等措施均對大壩的抗滑穩定有利；

（2）加固處理后溢洪道可滿足安全泄洪的要求，不會對大壩安全構成威脅；

（3）防滲采用上游面土工膜防滲，壩基和壩肩采用帷幕灌漿，工期短，質量容易控制；

（4）加固處理后，輸水功能由PE管承擔，采用出口閘閥控制，封閉密實，閘閥在新建閘閥室的保護下運行安全。

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