湯河水庫土壩存在的問題及除險加固對策

潘 輝

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，遼寧沈陽 110006）

湯河水庫土壩存在的問題及除險加固對策

潘 輝

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，遼寧沈陽 110006）

湯河水庫于1958年開始修建，經(jīng)歷了興建期、續(xù)建期、保壩加固期及75年的地震破壞，至今已運(yùn)行半個多世紀(jì)，水庫多處出現(xiàn)險情，存在安全隱患，被定為三類病險水庫。本文主要從湯河水庫主壩存在的問題等方面進(jìn)行分析，確定了除險加固的處理對策。

除險加固；三類病險水庫；粘土斜墻砂殼壩

1 工程概況

湯河水庫位于太子河一大支流湯河干流上，是一座以防洪、工業(yè)和城市生活供水為主，兼顧灌溉、發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的國家大（2）型水利樞紐工程。壩址位于遼寧省遼陽市弓長嶺區(qū)境內(nèi)，距遼陽市39km。

原設(shè)計水庫為多年調(diào)節(jié)，主要建筑物按100年一遇洪水設(shè)計，設(shè)計洪水位 111.46m。可能最大洪水校核，校核水位117.86m。

湯河水庫現(xiàn)狀主要樞紐建筑物由土壩、溢洪道、泄洪洞、水電站、引水建筑物等五部分組成。

土壩壩型為粘土斜墻砂殼壩，上游邊坡自上而下為1:2.75、1:3、1:3.25、1:3.25、1:1.5，下游邊坡自上而下為1:2.0、1:2.25、1:2.25、1:2.5、1:2.5，壩頂高程118.66m，最大壩高48.5m，壩長455m，壩頂寬6m，防浪墻為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，頂高程119.66m。

2 除險加固必要性

水庫工程等別為Ⅱ等，主要建筑物級別均為 2級。其防洪標(biāo)準(zhǔn)按100年一遇洪水設(shè)計，10000年一遇洪水校核。

根據(jù)水利部大壩安全管理中心《關(guān)于湯河水庫等三座水庫三類壩安全鑒定成果核查意見》：湯河水庫大壩上游護(hù)坡局部塌陷，粒徑偏小；下游護(hù)坡薄厚不均、平整度差；壩頂路、防浪墻、路緣石破損；右岸壩端山體巖石松動；大壩安全監(jiān)測設(shè)施等管理設(shè)施不完善。

水庫大壩安全類別評定為Ⅲ類，屬病險水庫，建議有關(guān)部門應(yīng)加快水庫除險加固前期工作進(jìn)度，盡早安排立項(xiàng)，消除病險。

同時為了配合遼陽市弓長嶺區(qū)湯河鎮(zhèn)為中心的湯河形成建設(shè)，改觀工程面貌，應(yīng)對湯河水庫大壩進(jìn)行除險加固設(shè)計。

3 工程存在的其他主要問題

為了便于水庫的供水、防汛及安全管理需要，如下問題也亟待解決。

大壩左岸西上壩路是泄洪洞進(jìn)口出現(xiàn)險情時唯一的一條防汛搶險公路。大壩左端山體位于泄洪洞進(jìn)口閘室東側(cè)，端頭部位向南側(cè)嚴(yán)重突出，致使西上壩路在此處有一急轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎角度約45°，不利于駕駛?cè)瞬t望，影響行車安全。另外，作為壩體迎水坡、泄洪洞進(jìn)口出現(xiàn)險情時應(yīng)急搶險的唯一一處搶險車輛回車場、搶險物料堆放地，面積狹小，不滿足應(yīng)急搶險的需要。所以需要進(jìn)行削坡防護(hù)處理。

4 土壩的穩(wěn)定復(fù)核

遼陽地區(qū)多年平均氣溫為 8.6℃，年極端最高氣溫為37℃（年），年極端最低氣溫為-35.6℃（年）；多年平均年最大風(fēng)速為 16.2m/s，吹程為 5000m，多年平均最大積雪深度為33cm，多年平均最大凍土深度為126cm。采用地震基本烈度Ⅶ度設(shè)防。

4.1 壩頂高程結(jié)構(gòu)復(fù)核及確定

根據(jù)水庫運(yùn)用方式，壩頂在靜水位以上的超高按下式計算，分別按以下運(yùn)用情況計算，取其最大值：

設(shè)計洪水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高；

校核洪水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高；

正常蓄水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高；

地震加正常高水位的壩頂超高。

壩頂高程計算公式：y=R+e+A

式中：y——壩頂超高（m）；

R——最大波浪在壩坡上的爬高（m）；

e——最大風(fēng)壅水面高度（m）；

A——安全加高（m）。

表1 主壩壩頂高程計算成果表 單位:（m）

大壩現(xiàn)狀壩頂高程 118.66及防浪墻頂高程119.66均大于計算高程。規(guī)范要求，設(shè)有防浪墻時，斜墻頂高程不應(yīng)低于正常運(yùn)用的靜水位。本次復(fù)核設(shè)計洪水位 111.46m，土壩粘土斜墻頂高程為117.46m。壩頂高程和防浪墻頂高程滿足規(guī)范要求。

4.2 其他部位結(jié)構(gòu)復(fù)核及確定

以下幾項(xiàng)復(fù)核計算過程省略，計算結(jié)果及結(jié)論如下。

表2 大壩壩體邊坡穩(wěn)定計算成果表

表3 土壩滲流穩(wěn)定計算成果表

表4 防浪墻穩(wěn)定及應(yīng)力計算成果表

5 土壩除險加固的對策

依據(jù)計算結(jié)果和《水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范》SL221-2006，5.1.9條規(guī)定，同時考慮到湯河水庫為國家水利風(fēng)景區(qū)，正在申報 AAAA級國家風(fēng)景區(qū)，結(jié)合本次除險加固，進(jìn)一步改善水庫的庫容庫貌，護(hù)坡石采用毛料石護(hù)坡。

拆除原上游干砌石護(hù)坡厚 400mm，新修碎石墊層厚150mm，上游護(hù)坡毛料石單塊長0.5m，寬0.25m，厚 0.25m。全壩長處理。根據(jù)水庫實(shí)測最低水位，結(jié)合土壩結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，上游護(hù)坡處理至98.5m高程馬道，并在端部設(shè)齒坎鎖定。下游護(hù)坡毛料石單塊長0.5m，寬0.25m，厚0.15m。

下游護(hù)坡改造采取用毛料石砌筑網(wǎng)格，網(wǎng)格為 3排毛料石，寬0.75m，橫向間距（結(jié)合下游排水溝及臺階踏步）為60m，縱向布置在各級馬道位置。在網(wǎng)格框處拆除原下游干砌石護(hù)坡，厚度300mm，新修碎石墊層厚150mm，上鋪毛料石護(hù)坡厚150mm。網(wǎng)格框間翻砌原下游壩坡石料，對凸凹部分進(jìn)行填挖修補(bǔ)平整。

在下游護(hù)坡施工時進(jìn)行排水溝、臺階改造，排水溝和臺階均采用石材。臺階板厚60mm，臺階寬度1200mm，每條臺階總長144m，共三條。重新砌筑三條橫向的排水溝，排水溝平均長110m；沿兩側(cè)壩體與山體接觸處設(shè)兩條壩端排水溝，兩條溝長300m。在 108.5、98.5、87.5m高程馬道布置三條縱向排水溝，排水溝平均長455m。排水溝斷面內(nèi)口尺寸寬300mm，深 200mm，石板厚 60mm。排水溝與臺階采用漿砌方式。

加固后保持原壩體斷面尺寸不變。

對土壩上游防浪墻破損的部位進(jìn)行局部修補(bǔ)，修補(bǔ)方法采用高強(qiáng)砂漿及界面劑處理。全壩長防浪墻上下游面做石材罩面。石材采用大理石板，板厚30mm。用石材壓頂，石材斷面 800×250×500，總長455m。

壩頂重新鋪瀝青混凝土路面，路面厚70mm，長455m。更換下游路緣石，斷面 300 mm3×500 mm3×500mm3，總長 455m。

左壩頭山體采用削坡方案，削坡從116.16m高程開始，平面平均縮進(jìn) 5m，坡度 1:0.75，巖石開挖 1133m3。需要噴錨處理面積 300m2，混凝土采用C25，厚度100mm。混凝土擋墻平均厚度400mm，高3.5m，寬28m。鋼筋混凝土42m3，混凝土采用C20。

大壩右端山體進(jìn)行加固，對孤立松動巖石進(jìn)行撬挖，處理方量約 300m3。對巖石比較破碎存在不安全因素的部位進(jìn)行局部開挖，處理水平位置在壩軸線上下游各約30m范圍，高程在地面以上10m～40m，開挖坡 1:0.75～1:0.85，巖石開挖 3900m3。需要錨噴處理面積約3900m2，混凝土采用C25，厚度100mm。進(jìn)行塑石罩面。

6 結(jié) 論

湯河水庫經(jīng)歷半個世紀(jì)的運(yùn)行中，肩負(fù)著防洪、工業(yè)和城市生活供水的艱巨任務(wù)，為遼陽地區(qū)發(fā)揮了重要作用。50多年來受到地震等各種因素的影響，加之水庫多年運(yùn)行遺留問題，除險加固已是重中之重，湯河水庫溢洪道、輸水洞等病險問題也同期得到解決，本次除險加固工程竣工后，湯河水庫必定以嶄新的姿態(tài)為遼陽地區(qū)作出更大的貢獻(xiàn)。

TV698.2

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1008-1305（2013）02-0057-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2013.02.017

潘 輝（1970年-），女，高級工程師。