泔河水庫下游壩坡加固處理與溢流堰改造方案優化設計

杜曉寒

（陜西省寶雞峽管理局　陜西　咸陽　712000）

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泔河水庫下游壩坡加固處理與溢流堰改造方案優化設計

杜曉寒

（陜西省寶雞峽管理局陜西咸陽712000）

摘要泔河水庫經多年實際運行，病險問題眾多，按計劃進行了除險加固。本文結合實際，對泔河水庫下游壩坡加固處理、溢洪堰改造多種方案作了綜合分析，通過比選提出了最優設計方案，可供同類工程借鑒。

關鍵詞泔河水庫;壩坡加固;溢流堰改造;方案優化

1　概況

泔河水庫位于陜西省禮泉縣城北泔河與小河匯流處，距縣城3.5km，寶雞峽西干四支渠由壩頂通過。水庫功能以灌溉為主，同時兼顧安全防洪、水產養殖等綜合效益。泔河水庫為Ⅲ等中型工程，主要建筑物為3級，地震基本裂度為Ⅶ度。原防洪標準為50年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核，水庫總庫容5440萬m3，興利庫容4380萬m3，死庫容160萬m3。設計洪水位544.5m，校核洪水位546.5m，正常蓄水位541.0m，死水位515.0m。泔河引水灌溉發端于1944年李儀祉主持建成的泔惠渠工程，可灌地3000多畝。水庫工程位于其上游，始建于1958年11月，1963年4月停工，1969年復工，1972 年5月5日竣工，設施灌溉面積55萬畝。經過30多年運行，水庫淤積嚴重，溢洪道泄洪能力不足，壩體浸潤線被抬高，壩頂渠道襯砌破損嚴重等。經省水利廳組織專家檢測，評定為三類壩，決定實施除險加固，并委托陜西省水電勘測設計院進行方案設計。

2　下游壩坡加固處理方案

經水利專家對泔河水庫壩體下游穩定性能計算，通過下游坡517.164m高程馬道處的滑弧安全系數較小，必須進行加固處理。加固有兩種途徑，其一是通過降低壩體內部的浸潤線來提高下游壩坡的穩定性；其二是通過培厚壩坡提高下游壩坡的穩定安全系數。根據泔河大壩下游壩坡設有備戰公路和右岸設有抽水泵站情況，統籌兼顧各方安全，擬定了兩種加固方案進行比選。

2.1堆石排水棱體方案

水庫大壩雖然原來設有水平排水，但由于下游壩坡平緩，且排水體伸入壩體的長度較短，其降低壩內浸潤線的效果不理想。因此，擬設置堆石排水棱體取代原水平排水。通過計算比較，排水棱體可比水平排水明顯降低壩體浸潤線，而且棱體對下游壩體具有支撐作用，從而提高下游壩體的穩定性。

排水棱體頂部高程為512m，頂寬5m，內坡1∶1.5，外坡1∶2，棱體采用堆石填筑。施工時，從棱體內坡角以1∶2.2邊坡開挖壩體，然后進行棱體施工，用粘性土回填后將壩體并恢復到原壩坡，粘性土料壓實干密度控制為1.65g/cm3，在回填土料和棱體之間設置無紡土工布和30cm厚的墊層料。本方案不足之處是施工時要對壩體進行大開挖，存在施工期下游壩坡穩定問題。

2.2下游壩坡培厚方案

此方案可將對水庫壩體的擾動降到最小，通過對大壩下游526m高程以下壩坡培厚來提高壩坡的穩定性。培厚時，將526m高程處的馬道寬度加寬至15m，培厚的壩坡坡比為1∶4，在517m高程處設置馬道，寬度為2.5m。在壩趾處設堆石排水棱體，棱體頂部高程為508.5m，寬5m，內坡1∶1.5，外坡1∶2。培厚壩體采用粘性土填筑，填筑干密度為1.65g/cm3，在填筑土料和棱體之間設置無紡土工布和30cm厚的墊層料。

2.3方案比選

以上2個加固方案工程量和安全系數比較見表1

從表1看出方案二的土方、石材、輔料工程量總體上小于方案一，工程投資要比方案一小的多，并能避免施工期間壩體大開挖造成下游壩坡原狀破壞多水土易流失帶來的壩坡穩定性問題，將對原壩體的擾動降低到最小，綜合比較工程量、投資、施工不良影響諸多方面，故設計以方案二作為下游壩坡加固方案。

3　溢流堰改造方案

泔河水庫原溢流堰頂高程541.00m，堰高8m，順水流方向長11.5m，堰型為改型實用堰，堰上有一單跨12m的四跨輸水渡槽。為盡量恢復興利庫容，除險加固設計把正常蓄水位由541.0m抬至544.5m，因此需要進行溢流堰加閘改造，并擬設兩種方案比較。

表1　泔河水庫下游壩坡加固方案比較表

表2　泔河水庫溢流堰改造工程量比較表

3.1改造原堰方案

為了不影響灌溉用水，首先考慮原溢流堰及堰上渡槽不拆除，只做溢流堰表面加固處理，并加寬堰體的改造方案。該方案中新舊堰有兩種連接方式：其一是用永久縫隔開，其二是通過結構措施連接為整體。

用永久縫隔開的改造方案，符合土基上結構分縫的一般原則，能有效防止新舊結構的不均勻沉陷。但是，經對原堰體進行穩定計算，地基應力不均勻系數達3.5，不能滿足規范要求，且舊堰前布置長17m、高6.5m的新堰體。再在其上設計閘墩、閘室，不但流量系數變小，而且工程量較大，故該方案不作為比較方案。

連接為整體的改造方案，為避免新老堰體連接不密實，采用原堰體拆除0.5m～1.0m厚漿砌石形成犬牙交錯狀，全斷面布設直徑20mm、長度2.5m的錨筋連接，并在上游新澆筑堰體下布設直徑0.8m、間距3.0m、長度15m混凝土灌注樁，以滿足新堰體對地基承載力的需求，防止新舊堰體的不均勻沉陷，其余設計與拆除原堰體相同。

3.2拆除原堰方案

即將原高度、長度、體型不滿足設計要求的舊堰體拆除，按設計要求重建，兩方案主要工程量比較見表2。

3.3方案比選

改造原堰方案雖然投資較省，對下游灌溉影響較小，但存在以下主要不足：①由于原堰上預制渡槽排架基礎埋深只有0.5m，而高度達11余米，舊堰在高度上需拆除1.5m，為連接密實，在堰前也需拆除0.5m～1.0m，施工時無論采用爆破或人工拆除，都將費時費工，難度大，且影響堰體及渡槽的穩定性、整體性；②渡槽排架和弧形閘門支鉸及牛腿在布置上很難錯開，這影響到弧門拉錨筋的受力分布；③新舊堰體因地基處理方式不同，會發生不均勻沉陷，而老堰體因其上荷載變化，也會發生不均勻沉降，影響堰體、閘室的穩定性能；④新舊堰體連接后堰寬必然加大，流量系數隨之減小，堰前水位抬高會帶來工程較大變化。

本工程原狀堰高8m，設計堰高6.5m，位于標準承載力只有150kPa的土基上，堰面局部存在裂縫、滲水情況，堰上有高達11多米的四跨預制渡槽，要做到改造原堰而不影響原有建筑物的整體性和穩定性，施工中難度較大，而且質量不易保證。鑒于溢流堰的重要性，經慎重考慮，溢流堰采用拆除原堰方案組織施工。

4　結語

泔河水庫是寶雞峽灌區6座中型水庫之一，工程設施門類齊全，改造前病險問題眾多。經水利專家現場勘查、綜合分析論證，擇優確定了水庫下游壩坡加固處理和溢流堰改造等方案。下游壩坡加固處理主要是降低滲水對水庫大壩安全性的影響，溢流堰拆除改造主要是在抬高正常蓄水位的條件下提升設施效能保證水庫安全泄水，二者同屬大壩安全防護工程技術措施。2006年水庫除險加固工程竣工后，至今未出現不良情況，說明工程設計方案科學，工程實施效果良好。陜西水利

（責任編輯：唐紅云）

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