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計研究院，遼寧沈陽 110006）

湯河水庫于1958年開始修建，經歷了興建期、續建期、保壩加固期及75年的地震破壞，至今已運行半個多世紀，水庫多處出現險情，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、工業和城市生活供水為主，兼顧灌溉、發電、養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境內，距遼陽市39km。

原設計水庫為多年調節，主要建筑物按100年一遇洪水設計，設計洪水位 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構，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。其防洪標準按100年一遇洪水設計，10000年一遇洪水校核。

根據水利部大壩安全管理中心《關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坡局部塌陷，粒徑偏小；下游護坡薄厚不均、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；大壩安全監測設施等管理設施不完善。

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

同時為了配合遼陽市弓長嶺區湯河鎮為中心的湯河形成建設，改觀工程面貌，應對湯河水庫大壩進行除險加固設計。

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口出現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口閘室東側，端頭部位向南側嚴重突出，致使西上壩路在此處有一急轉彎，轉彎角度約45°，不利于駕駛人瞭望，影響行車安全。另外，作為壩體迎水坡、泄洪洞進口出現險情時應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，不滿足應急搶險的需要。所以需要進行削坡防護處理。

4 土壩的穩定復核

遼陽地區多年平均氣溫為 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度設防。

4.1 壩頂高程結構復核及確定

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

設計洪水位加正常運用情況的壩頂超高；

校核洪水位加非常運用情況的壩頂超高；

正常蓄水位加正常運用情況的壩頂超高；

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）

大壩現狀壩頂高程 118.66及防浪墻頂高程119.66均大于計算高程。規范要求，設有防浪墻時，斜墻頂高程不應低于正常運用的靜水位。本次復核設計洪水位 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范要求。

4.2 其他部位結構復核及確定

以下幾項復核計算過程省略，計算結果及結論如下。

表2 大壩壩體邊坡穩定計算成果表

表3 土壩滲流穩定計算成果表

表4 防浪墻穩定及應力計算成果表

5 土壩除險加固的對策

依據計算結果和《水工建筑物抗冰凍設計規范》SL221-2006，5.1.9條規定，同時考慮到湯河水庫為國家水利風景區，正在申報 AAAA級國家風景區，結合本次除險加固，進一步改善水庫的庫容庫貌，護坡石采用毛料石護坡。

拆除原上游干砌石護坡厚 400mm，新修碎石墊層厚150mm，上游護坡毛料石單塊長0.5m，寬0.25m，厚 0.25m。全壩長處理。根據水庫實測最低水位，結合土壩結構特點，上游護坡處理至98.5m高程馬道，并在端部設齒坎鎖定。下游護坡毛料石單塊長0.5m，寬0.25m，厚0.15m。

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

在下游護坡施工時進行排水溝、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；沿兩側壩體與山體接觸處設兩條壩端排水溝，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行局部修補，修補方法采用高強砂漿及界面劑處理。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 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。

大壩右端山體進行加固，對孤立松動巖石進行撬挖，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。進行塑石罩面。

6 結 論

湯河水庫經歷半個世紀的運行中，肩負著防洪、工業和城市生活供水的艱巨任務，為遼陽地區發揮了重要作用。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為遼陽地區作出更大的貢獻。

TV698.2

B

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。