小河口水庫改建加固設計

摘 要：我國水庫工程眾多，隨著經濟的發展，部分水庫的設計能力由于環境變化已經達不到設計要求，有的水庫出現了嚴重的病害問題。文章通過小河口水庫改建加固工程，列舉了部分水庫病害的形態、原因和解決方案。為水庫改建加固提供了一定的參考。

關鍵詞：水庫病害；水庫加固；設計

1 概況

小河口水庫是一座以灌溉、防洪為主兼備養殖、旅游等綜合利用的中型水利樞紐工程，由于防洪需要水庫加高大壩后，溢洪道、泄洪洞、輸水洞等建筑物未進行相應的加固改造，不能保證設計條件下水庫的安全運轉，近年來只能采取低水位蓄水運行，水資源浪費嚴重，制約著該區經濟的可持續發展，因此對該水庫地改建刻不容緩。

2 我國水庫病害的特點和原因

隨著國家經濟的發展，對使用時間較長的水庫來講極容易出現下列病害：（1）大壩壩頂高度過低泄洪建筑能力不足，防洪標準達不到規范要求，主要原因是：水文分析不足以至于泄洪建筑設置不足，隨著時間推移洪水資料與設計初值產生偏差泄洪能力不足。（2）在汛期高水位的作用下大壩極容易出現滲漏問題，許多土石壩或多或少均會有管涌、流土的現象，混凝土壩和漿砌石還容易發生溶濾破壞。（3）多數大壩按現行規范在結構強度、抗震和滑動穩定性上均達不到要求。（4）大壩輸水及泄洪建筑的穩定系數和結構強度也不能滿足現行規范要求。（5）機電設備和金屬結構使用過度，缺少更換和維修。（6）多數水庫缺少足夠的水文測報和大壩觀測裝置，管理設施陳舊落后，防汛道路標準低，有的水庫甚至沒有防汛道路[1-3]。

3 小河口水庫主要存在問題

（1）大壩上游壩坡水位變動區塌陷、破損嚴重；（2）大壩下游壩坡縱橫向排水溝破損；（3）壩右岸下游岸坡坍塌；（4）溢洪道進口段左右側翼墻空箱漏水嚴重，左側翼墻后土體在校核洪水位會發生滲透破壞；（5）泄洪洞泄洪能力不足等。

改建方案選取：通過查閱文獻對壩坡的加固處理常用的方法有：壩坡拆除重建、對局部破壞區域進行改造、對老化部位進行局部翻新，其中已拆除重建為主[4]。溢洪道加固主要的方法有：局部拆除重建、完全廢棄重建，其中已局部重建為主。輸水洞加固的方式常用的有：拆除重建水塔或對水塔進行加固、對輸水洞洞身進行整體加固、對輸水洞出口消能設施進行加固以及對金屬結構、啟閉系統改建，其中已對水塔、金屬結構、啟閉系統的改造為主[5，6]。

4 改建工程設計

4.1 壩坡改建

壩坡采取破損段局部維修加固：對大壩上游壩坡水位變動區塌陷、破損嚴重的干砌石護坡進行維修；對大壩下游壩坡縱橫向排水溝破損段進行維修；對大壩右岸下游岸坡坍塌部位采用漿砌石護坡處理。

4.2 溢洪道改造

溢洪道部分整體拆除，部分加固改造：本次設計在空箱內設土工布反濾，上鋪植草磚植草固土；本次閘室改建段樁號0+189.6～0+201.6，總長12m，閘室為閘門控制寬頂堰鋼筋砼結構，為了不影響上游交通橋的穩定性，本次設計將現狀閘室拆除至670.4m，以上部分全部拆除重建，新建底板與閘墩為整體結構，進口底高程671.4m，墩頂高程682.5m，底板厚2.5m，邊墩厚1.5～1.2m，中墩厚1.2m，檢修閘門為疊梁門，工作門為平面定輪鋼閘門，閘門尺寸10×6.8m，啟閉平臺高程為690.8m，新建閘室段與上游交通橋及下游泄槽段側墻順接，縫間設BW型膨脹止水條止水；閘室與大壩間采用土料回填交通道路，路面高程682.5m，路面寬8m，斷面為梯形斷面，上下游邊坡均為1：2，要求土料壓實度≥0.95，路面采用200厚C20砼現澆；泄槽底板加固范圍為0+310～0+645，即在原底板上現澆砼結構進行加固處理；側墻0+201.6～0+210段因泄洪時拱橋嚴重阻水，本次設計拆除重建，側墻采用鋼筋砼扶臂擋土墻結構；側墻加高段范圍為0+210～0+295、0+427～0+645，即在原墻頂現澆砼加高；側墻改建段范圍為右0+310～0+467，即將原側墻拆除重建，側墻結構仍采用鋼筋砼懸臂擋土墻結構；側墻加固改建段范圍為左0+320～0+427、左0+450～0+480，即在原側墻后加30cm厚鋼筋砼襯砌；泄洪洞出口側墻延長段范圍為0+340.3～0+359.3，采用鋼筋砼結構，尾部為流線型。

4.3 泄洪洞改造

泄洪洞拆除重建：本次設計拆除原檢修平臺及上部啟閉機房，將檢修平臺由670.9m加高至678.65m，啟閉平臺由680.4m加高至686.35m，加高部分均為鋼筋砼結構，啟閉機房為磚混結構，進水塔與壩頂間新建工作橋及支撐排架，橋面高程682.5m，分為5跨，總長78m；更換閘門及啟閉設備；對泄洪洞洞身漏水段0+034～0+104進行洞身反壓灌漿，并對伸縮縫進行維修處理。

4.4 輸水洞改造

輸水洞增設水塔，出口增設反濾排水設施等：進口增設進水塔，塔高36.1m，啟閉機平臺高程682.5m，進水塔為C25鋼筋砼結構，進口底高程665.5m，孔口尺寸為1.5×1.5m，塔內設事故檢修閘門，上游止水，施工采用鋼筋砼沉井圍堰，沉井內徑8m，沉井高21.5m，壁厚1.2m；進水塔與壩頂間采用鋼筋砼梁板式工作橋連接，橋長54.0m，橋面寬2.5m，共分四跨，支撐為鋼筋砼排架結構；對輸水洞洞身進行砼回填，并在輸水洞出口增設反濾排水設施。對輸水干渠節制閘及泄水閘的啟閉機進行更換。

4.5 機電及金屬結構

（1）溢洪道增設事故檢修門和啟閉設備，工作閘門、埋件、啟閉設備重新設計；（2）泄洪洞事故檢修門、工作閘門、埋件和啟閉機拆除更新，重新設計；（3）輸水洞進口增設事故檢修閘門；（4）輸水干渠節制閘及泄水閘增設啟閉設備。

4.6 水情自動化測報系統

為了及時了解工程運行狀態以及運行管理對于洪水預報的要求，本設計增設大壩變形觀測、大壩壩體滲流、壩肩繞壩滲流等觀測設施，并創建水情自動化測報系統。

5 本水庫改建目標

按上述改造方案進行可以保證小河口水庫灌區6.53萬畝保證率為50%的興利用水量，保護下游防護對象的安全（主要包括：晉侯高速公路、侯月鐵路、沿河1萬多畝耕地、30個村莊、1.41萬人口、澮河水庫及澮河二庫）。工程完成后防洪標準可達50年一遇洪水設計，1000年一遇洪水校核，將極大地改善當地的生態環境和經濟狀況。

參考文獻

[1]祖雷鳴.我國病險水庫的安全管理[M].武漢：長江出版社，2004.

[2]申海蓮，張華，許力.我國小型水庫現狀及整治對策[J].節水灌溉，2008（8）：71-75.

[3]張嚴明.全國病險水庫與水閘除險加固專業技術論文集[M].北京：中國水利水電出版社，2001.

[4]譚界雄，高大水.病險水庫除險加固信息管理與技術規律研究專題報告[D].長江勘測規劃設計研究有限責任公司.（“十一五”國家科技支撐計劃項目課題2006BAC14B01），2010.

[5]呂國梁，陳志康，鄭光俊.南水北調中線丹江口大壩加高工程設計[J].人民長江，2009（12）：81-84.

[6]楊啟貴，高大水.我國病險水庫加固技術現狀及展望[J].人民長江，2011，12：6-11.

作者簡介：李霞（1981，3-），女，漢族，山西臨汾人，職稱：助理工程師，研究方向：水利設計，單位：臨汾市水利勘測設計院。