羊舍溝水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

□申妍斌（臨汾市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院）

1 工程概述

羊舍溝水庫位于堯都區(qū)吳村鎮(zhèn)東郭村西羊舍溝內(nèi)，屬黃河流域汾河一級(jí)支流。壩址以上主河道長9.50 km，平均縱坡20‰，控制流域面積12 km2，為黃土階臺(tái)地區(qū)。羊舍溝水庫為七一渠的旁引水庫，來水為本流域的徑流和七一渠非灌溉季節(jié)的補(bǔ)充水，多年平均入庫水量為130.77萬m3，其中流域徑流量82.37萬m3，七一渠補(bǔ)充水48.40萬m3。羊舍溝水庫始建于1972年，控制流域面積12 km2，水庫現(xiàn)狀總庫容120.00萬m3,水庫樞紐工程由大壩、輸水涵洞及臥管組成。大壩包括主壩與副壩，共長260m，為均質(zhì)土壩。主壩長183m，最大壩高14.70m，壩頂高程490.40m，壩頂寬5m，上游坡1:3，下游坡1:2.50；副壩位于大壩左岸，壩長77m，壩頂寬5m，壩高4m，上、下游邊坡1:1.50～2。

2009年4月進(jìn)行了部分應(yīng)急處理設(shè)計(jì)，工程內(nèi)容：①大壩上下游坡土方填筑及下游坡排水溝砌筑；②大壩樁號(hào)0+019.15～0+116.05高噴防滲墻；③輸水涵洞及涵管維修，應(yīng)急工程竣工后，水庫僅能達(dá)到30 a一遇洪水設(shè)計(jì)，無法滿足300 a一遇洪水校核標(biāo)準(zhǔn)。

2011年3月完成工程除險(xiǎn)加固技術(shù)設(shè)計(jì)，2012年11月竣工并發(fā)揮效益。

2 水庫現(xiàn)狀

2.1 壩體現(xiàn)狀

大壩為均質(zhì)碾壓土壩，《大壩安全鑒定》時(shí)對(duì)壩體進(jìn)行了質(zhì)量檢查，檢查結(jié)果：壩體土為粉質(zhì)粘土、粉土，土的液限25.10%，塑限16.60%，塑性指數(shù)8.50，液限指數(shù)0.80，含水量22.90%，干密度1.55 g/cm3，濕密度1.91 g/cm3，孔隙比0.74，壓縮系數(shù)0.20MPa，凝聚力19 kPa，摩擦角24°。經(jīng)檢查壩體質(zhì)量較差。

主河槽下游壩腳處常年滲漏水，且隨庫水位增高而逐漸增大；主壩左壩肩0+007～0+013范圍內(nèi)下游壩坡在485.40～486.40m高程之間出現(xiàn)陰濕，最大陰濕面約10m2，局部發(fā)生滲漏，滲漏量為0.07 L/s。

2.2 輸水涵洞現(xiàn)狀

輸水涵洞位于大壩右端0+126處，與大壩垂直相交，長74m，為城門洞漿砌石結(jié)構(gòu)，底寬1.40m，洞高1.50m，最大泄量1.17m3/s。洞內(nèi)砌體勾縫脫落，存在安全隱患，輸水洞泄量較小，不滿足防洪要求。

2.3 臥管現(xiàn)狀

臥管布置在水庫右側(cè)與大壩交界處的上游，長42m，坡度1:3，斷面為1.20m×0.80m(寬×高)，側(cè)墻為漿砌石，底板為混凝土結(jié)構(gòu)，臥管頂面為階梯型，每臺(tái)中心設(shè)直徑為0.23m放水孔將砌體勾縫脫落，混凝土蓋板凍融破壞，放水孔用木楔止水，止水效果差，且放水量較小，不利于泄洪。

2.4 其它

現(xiàn)狀壩頂無防浪墻無排水溝，路面不平。大壩無觀測(cè)設(shè)施。

3 原因分析與工程措施

3.1 壩體部分

3.1.1 壩體滲漏原因分析

水庫大壩壩體填筑土為粉土、粉質(zhì)粘土，屬中等壓縮性土，中～弱透水性。通過大壩安全鑒定時(shí)對(duì)大壩質(zhì)量進(jìn)行的檢查，壩體填筑質(zhì)量較差，在鉆探過程中局部段有土質(zhì)不勻壓密不實(shí)，孔中跑水量大，護(hù)壁困難等現(xiàn)象。壩體土中上部有植物根系，下部含煤屑、白灰渣及木屑，上下游壩坡表層已破壞。

分別對(duì)壩基、壩體、右壩肩進(jìn)行滲透穩(wěn)定評(píng)價(jià)。經(jīng)計(jì)算結(jié)果對(duì)比，在沒有考慮壩前淤積的情況下，壩基砂卵礫石實(shí)際水力比降0.14，略小于允許水力比降0.15，壩基滲透處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)；如果考慮壩前淤積厚5.90m時(shí)，壩基滲透處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。壩體土的實(shí)際水力比降0.24，小于允許水力比降0.49，壩體處于滲透穩(wěn)定狀態(tài)。右壩肩的實(shí)際水力比降0.11，小于允許水力比降0.15，滲透處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。

3.1.2 工程措施

鑒與2009年5月大壩應(yīng)急處理設(shè)計(jì)時(shí)在樁號(hào)0+019.15～0+116.05處增設(shè)高噴防滲墻，本次設(shè)計(jì)輔以下列工程措施加強(qiáng)大壩滲流穩(wěn)定：①為加強(qiáng)上游壩坡的穩(wěn)定，保護(hù)底層土料不受水流沖刷，對(duì)上游壩坡進(jìn)行防護(hù)，范圍為壩頂高程490.40～481.60m全部采用混凝土預(yù)制塊防護(hù)。從上至下層依次為：150mm厚M10水泥砂漿砌C20混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，100mm厚砂子過渡層，復(fù)合土工膜防滲層，土工膜技術(shù)指標(biāo)：單位面積質(zhì)量500 g/m2，膜厚0.30mm，斷裂強(qiáng)力7.50 kN/m，CBR頂破強(qiáng)力1.50 kN，撕破強(qiáng)力0.25 kN。②下游壩坡現(xiàn)狀無排水設(shè)施，為了防止下游壩坡發(fā)生滲透破壞和凍脹，避免下游波浪淘刷，遵循“上堵下排”的原則，對(duì)下游壩坡采用貼坡反濾，反濾體高程478.20～479.70 m，防滲長度84m，反濾體從上至下層依次為300mm厚干砌塊石，200mm厚碎石，200mm厚砂子（d=2～5mm），200mm厚中細(xì)砂（d=0.10～2mm）。

3.2 輸水涵洞及臥管

“2009年應(yīng)急處理工程”對(duì)輸水涵洞及涵管進(jìn)行了維修，在輸水涵洞側(cè)墻及底板內(nèi)側(cè)均澆筑了0.10m厚C20混凝土，但不能滿足泄洪要求，本次設(shè)計(jì)改建灌溉泄洪洞，由現(xiàn)狀輸水洞改造而成，位于大壩樁號(hào)0+126處，與壩軸線交角90°，設(shè)計(jì)在現(xiàn)狀泄洪灌溉洞進(jìn)口增設(shè)進(jìn)水塔，進(jìn)口底高程475.80m，由進(jìn)口引渠段與塔身段組成，引水渠段長6m，，寬5～1.80m，為漿砌石矩形斷面，塔身段長8m，寬5.60m，高17.40m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在泄洪灌溉洞內(nèi)增設(shè)φ1000mm鋼管，管道為有壓管道，進(jìn)出口采用C20現(xiàn)澆混凝土對(duì)管道周圍進(jìn)行封堵；管道出口設(shè)2.50m×2.60m混凝土閘閥井。

3.3 壩頂整治

壩頂高程490.40m，上游側(cè)設(shè)防浪墻長260m，防浪墻高1m，墻厚400mm，為M10水泥砂漿砌C20混凝土預(yù)制塊，預(yù)制塊尺寸400mm×190mm×190mm，基礎(chǔ)為M10水泥砂漿砌塊石，下游側(cè)設(shè)300mm×200mm排水溝，排水溝側(cè)墻采用C20混凝土預(yù)制塊，底板為C20混凝土現(xiàn)澆。壩頂路面寬3.90m，清理整平后，鋪設(shè)20 cm厚砂礫石層路基，路面以2%坡度向下游側(cè)傾斜。

3.4 增設(shè)大壩觀測(cè)設(shè)施

大壩根據(jù)具體情況設(shè)置下列觀測(cè)項(xiàng)目：①壩面垂直位移和水平位移觀測(cè)樁；②滲漏觀測(cè)孔。設(shè)簡易觀測(cè)樁4個(gè)，對(duì)大壩的水平位移和垂直位移進(jìn)行觀測(cè)，在大壩壩頂下游側(cè)及下游一級(jí)馬道設(shè)兩排兩種觀測(cè)合用的位移觀測(cè)樁，每排兩個(gè)，并在大壩兩岸坡的原狀土地基上分別設(shè)工作基點(diǎn)和校核基點(diǎn)各兩個(gè)。

水平位移觀測(cè)采用視準(zhǔn)線觀測(cè)，垂直位移觀測(cè)采用普通水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)。從大壩一側(cè)的觀測(cè)基點(diǎn)起觀測(cè)到另一側(cè)基點(diǎn)，然后再返回觀測(cè)起始基點(diǎn)。

滲漏觀測(cè)孔：為了及時(shí)了解大壩運(yùn)行情況，在壩頂樁號(hào)0+090設(shè)一排4個(gè)壩基滲漏觀測(cè)孔，孔口高程為495.00～485.00m，孔底高程為475.00m。

4 小結(jié)

羊舍溝水庫除險(xiǎn)加固工程實(shí)施后，改善灌溉面積0.02萬hm2，對(duì)保護(hù)下游村莊、耕地、人口發(fā)揮了重要作用，產(chǎn)生了較大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]長江水利委員會(huì)長江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.SL252-2000水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)[S].北京.中國水利水電出版社，2000（07）.

[2]黃河水利委員會(huì)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.SL274-2001碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京.中國水利水電出版社，2002（01）.