凌源市向陽溝水庫除險加固工程設(shè)計方案

董冰霜（凌源市水務(wù)局　遼寧　凌源　122500）

凌源市向陽溝水庫除險加固工程設(shè)計方案

董冰霜
（凌源市水務(wù)局遼寧凌源122500）

本文通過對遼寧省凌源市向陽溝水庫的工程概況、工程地質(zhì)水文條件和存在的主要病險問題的分析，結(jié)合《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》（SL252-2000）和凌源市水利建筑勘測設(shè)計院《向陽溝水庫大壩安全評價報告》，提出除險加固工程設(shè)計方案。

向陽溝水庫；除險加固；工程設(shè)計

遼寧省凌源市農(nóng)村中小型水庫大多建設(shè)時期較早，先天設(shè)計施工條件不足及后期維護(hù)保養(yǎng)投入力度有限，導(dǎo)致許多水庫都或多或少地存在著病險問題，對這些農(nóng)村中小型水庫進(jìn)行除險加固是消除安全隱患、保障水庫正常運(yùn)行的重要措施。試結(jié)合凌源市向陽溝水庫的工程概況、工程地質(zhì)水文條件和存在的主要病險問題，提出有針對性的除險加固工程設(shè)計方案。

1　工程概況

向陽溝水庫位于凌源市南部的刀爾登鎮(zhèn)南店村，灤河水系的青龍河二級支流上。1969年完成設(shè)計，1982年建設(shè)完工，設(shè)計總庫容19.98萬m3，興利庫容9.83萬m3，防洪標(biāo)準(zhǔn)10年一遇，防洪校核標(biāo)準(zhǔn)100年一遇，控制灌溉面積0.5萬畝，是一座以灌溉為主兼具防洪、養(yǎng)魚等功能的小（二）型水庫。水庫壩址以上控制集雨面積5.2km2，河長4.07km，河道平均比降92.75‰。按照《水利水電工程（SL252—2000）等級劃分及防洪標(biāo)準(zhǔn)》，該水庫的壩體、溢洪道和輸水洞等樞紐建筑物級別為5級，工程等別為Ⅴ等。

向陽溝水庫主體由大壩、溢洪道、輸水洞組成。水庫壩體為砂礫土料碾壓而成的粘土心墻砂殼壩，大壩總長64m，壩頂高程342.7m，防浪墻頂高程343.39m，最大壩高16.36m，壩頂寬度3.5m，迎水坡坡比為1∶1.188、1∶1.45，背水坡坡比為1∶1.27、1∶1.42。迎水壩坡為干砌石護(hù)坡，下無墊層；背水壩坡無襯砌，沿壩腳有一條排水土溝。溢洪道為大壩右端山體開挖而成，無堰體，由陡槽、跌坎組成，全長45m，底板凹凸不平且無襯砌。壩端一段襯砌破損，跌坎段無工程措施。輸水洞為壩下埋設(shè)涵管，涵管為φ30鐵管，管長40.5m，出口設(shè)閘閥控制，進(jìn)口高程333.02m，出口高程332.58m，最大泄洪量0.3m3/s。

2　水庫除險加固的必要性

由于歷史的原因，向陽溝水庫設(shè)計先天不足，且缺乏運(yùn)行養(yǎng)護(hù)，使得水庫的壩體、溢洪道和輸水洞均存在著病險問題。根據(jù)凌源市水利建筑勘測設(shè)計院《向陽溝水庫大壩安全評價報告》，向陽溝水庫病險問題主要表現(xiàn)在：大壩心墻頂高程不足，迎水坡、背水坡坡度陡，達(dá)不到穩(wěn)定邊坡。大壩樁號0+080～0+220段迎水面塊石護(hù)坡多處損毀、塌陷，防浪墻傾斜破損，壩址前淤積高程超過死水位1.15m。溢洪道設(shè)計粗放，底板巖石無襯砌，無堰體、無消能防沖設(shè)施，尾水渠沖刷、拉切嚴(yán)重。輸水洞涵管破損，管體大面積銹蝕，進(jìn)出口連接段砌體風(fēng)化剝落。控制閘閥超限使用，漏水嚴(yán)重。而向陽溝水庫所處的刀爾登鎮(zhèn)是凌源市的重要農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)，農(nóng)民以種植為主，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是該區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的主要成分，農(nóng)業(yè)水利設(shè)施自然成為區(qū)域發(fā)展的根本保證。向陽溝水庫是該區(qū)重點水利設(shè)施，控制灌溉面積200畝，對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有較大的促進(jìn)作用。水庫除險加固后，可正常蓄水，為下游提供灌溉水源，有利于改善農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，發(fā)展高效農(nóng)業(yè)、高科技農(nóng)業(yè)。水庫還保護(hù)著河道下游3個村、1.2萬人，1.0萬畝土地，0.5萬余畝的蔬菜花卉溫室大棚。因此，為了有效發(fā)揮水庫在當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的積極作用，對水庫的除險加固就顯得十分必要。

3　工程地質(zhì)水文條件

向陽溝水庫所在區(qū)域為華北地層區(qū)，主要出露中生界、上元古界及新生地層。巖性分別為第四系全新統(tǒng)砂礫石；侏羅系九佛堂組，黃綠色砂巖、礫巖夾泥灰?guī)r及油砂巖；震旦系高于莊組二、三段，燧石條帶白云質(zhì)灰?guī)r，薄板狀灰?guī)r；侏羅系藍(lán)旗組，安山巖，火山碎屑巖，松脂巖及沉積巖夾層。巖體完整性較好，地質(zhì)構(gòu)造相對穩(wěn)定。庫區(qū)流域水文分區(qū)為Ⅵ3區(qū)，季風(fēng)的強(qiáng)弱對降水量影響很大，多年平均降雨量500mm，雨量分布不均，4月～9月份降水量為全年的80%，尤以7、8月份最多，水庫蓄水主要靠大氣降雨通過溝谷的排泄。水庫壩頂鉆孔確定：大壩壩殼為砂礫料填筑而成，密實度較高，防滲性較好；壩基部位粘土心墻座落于弱風(fēng)化巖石上，壩兩端伸入兩側(cè)山體弱風(fēng)化巖體上，弱風(fēng)化巖體完整性較好，透水性微弱。庫岸地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，排除發(fā)生較大的滑坡、崩塌等物理地質(zhì)災(zāi)害的可能。

4　水庫除險加固設(shè)計方案

根據(jù)向陽溝水庫存在的病險問題，結(jié)合《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》（SL252-2000），凌源市水利建筑勘測設(shè)計院主要圍繞壩體、溢洪道和輸水洞設(shè)計了相應(yīng)的除險加固方案。

4.1壩體加高加固工程

壩體整治工程以加高加固、提高壩體穩(wěn)定性和庫容為主要目的，包括壩體加固、改變大壩迎水坡比和背水坡坡比、提升粘土心墻壩頂高程、重建防浪墻、修整迎水面和背水面護(hù)坡、庫底清淤等工程。在需陪厚的坡面向外預(yù)鋪50cm砂礫料，裝載機(jī)平整后以羊足碾碾壓，使培體壓實度不小于0.96，壩頂高程確定為342.8m，壩坡達(dá)到1∶2.5，迎水坡為干砌石護(hù)坡，背水坡為草皮護(hù)坡。將心墻頂高程加高到342.56m，在粘土心墻頂接鋼筋混凝土防浪墻，防浪墻頂高程343.8m，防浪墻后設(shè)齒墻，齒墻為C30混凝土結(jié)構(gòu)，每隔20m設(shè)一道伸縮縫，防浪墻與齒墻之間設(shè)橡膠止水。對大壩迎水面干砌石護(hù)坡拆除重建，砌筑厚度0.30m，其下鋪筑0.2m厚碎石墊層，0.15m厚的砂石墊層，由死水位331.20m護(hù)砌至壩頂。護(hù)坡分縫規(guī)格為3.0m×3.0m，縫中填塞無砂混凝土。在背水坡高程328.4m處設(shè)干砌石貼坡排水體，壩肩設(shè)路緣石。清除水庫淤積泥沙至原始河

床，釋放淤積庫容2.94萬m3。

4.2溢洪道修繕工程

根據(jù)地形條件，新設(shè)計的溢洪道采用明渠泄流的襯砌型式，分為進(jìn)水段、控制段、泄槽段、漸變段，下游設(shè)消力池。溢洪道堰體為有底坎寬頂堰，坎高 0.22m，堰頂高程340.26m。邊墻為0.20m厚C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墻高2.6m～2.7m。底板均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，進(jìn)水段及泄槽段底板厚度為0.30m，控制段、漸變段底板厚度為0.50m。消力池按10年一遇洪水設(shè)計。池長13m，池深0.6m，結(jié)構(gòu)為0.50m、C25鋼筋砼襯砌，下設(shè)40cm漿砌石。消力池末端設(shè)1.5m深防沖齒墻連接海漫段，海漫段底寬為10.0m，采用0.50m厚的石籠護(hù)底。通過海漫段將溢洪道泄洪導(dǎo)入下游河道，保證水庫壩腳安全。

4.3輸水洞設(shè)施改造工程

為滿足長遠(yuǎn)灌溉要求，提高輸水洞出水量和使用壽命，改輸水洞進(jìn)水口為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并設(shè)豎井式梯級進(jìn)水室。根據(jù)水庫設(shè)計死水位，輸水洞進(jìn)口底高程確定為336.54m。輸水洞進(jìn)口安裝潛孔式平板無法蘭鑄鐵檢修閘門及工作閘門各一扇，重建啟閉室，更換拉桿及QLS-I-3型手動螺桿式啟閉機(jī)等金屬結(jié)構(gòu)。確保閘室抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL265-2001）要求。出水口端換新管10m，新建C20鋼筋砼襯砌出水池，通過砌石八字墻與下游輸水管道連接。

4.4監(jiān)測設(shè)施建設(shè)工程

為及時檢測水庫大壩運(yùn)行狀況，按水利部制定的《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（SL60-94）要求，在大壩壩頂設(shè)置可同時兼測水平位移和豎向位移的綜合位移標(biāo)點3點，樁號0+300處設(shè)置觀測水尺一組，各點配備紅外電子檢測儀和異常水情報警裝置。

5　結(jié)語

向陽溝水庫的除險加固本著因地制宜、低耗高效的原則，工程設(shè)計盡可能在原有設(shè)計基礎(chǔ)上完善提高，施工用料更多地就近采用砂石，勞務(wù)用工環(huán)節(jié)依托國家以工代賑的政策優(yōu)勢。工程于2012年9月6日開工建設(shè)，2013年 7月2日竣工。工程共動用土石方1.2萬m3，混凝土0.1萬m3，鋼筋20.62t，總投資137萬元。通過除險加固設(shè)計施工，向陽溝水庫的蓄水能力和防洪能力都得到了顯著提高。其中庫容提高了40%，輸水能力提高了50%，防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了20年一遇，防洪校核標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了200年一遇。水庫除險加固后，可控制灌溉面積0.5萬畝，保證下游1.2萬人、1.5萬畝耕地的防洪安全。這將有效改善水庫所在區(qū)域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高抵抗水旱災(zāi)害的能力，對促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、增加農(nóng)民收入具有積極而明顯的作用。陜西水利

［1］姚小豐 水庫大壩除險加固工程設(shè)計探究［J］.河南水利與南水北調(diào)，2013（02）

［2］張慶堯 實例談小型水庫除險加固工程的設(shè)計［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2014（10）

［3］嚴(yán)有風(fēng) 水庫除險加固工程施工設(shè)計探析［J］中國水運(yùn)（下半月），2014（11）

（責(zé)任編輯：唐紅云）

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