建昌縣小臺子水庫除險加固設計分析

郭芳琴

（閻王鼻子水庫工程建設管理局，遼寧 朝陽 122000）

建昌縣小臺子水庫除險加固設計分析

郭芳琴

（閻王鼻子水庫工程建設管理局，遼寧 朝陽 122000）

對小臺子水庫擋水建筑物進行除險加固設計，解決水庫主壩壩基滲漏、上游壩坡失穩、護坡石風化破碎嚴重、溢洪道結構失穩、溢洪道無消能設施等問題。通過對壩體加固、灌漿設計、溢洪道加固、輸水洞加固等施工，達到預期目的。

小臺子水庫；除險加固；分析探究

1 概況

小臺子水庫壩址建在葫蘆島市建昌縣黑山科鄉境內，所在河流為六股河二級支流北溝河上。工程始建于1972年，當時依靠民工以人拉肩扛方式修建的水利工程，屬于典型的“邊勘測，邊設計，邊施工”的三邊工程。該水庫是一座以防洪為主、灌溉為輔的小（2）型水庫。設計水庫總庫容19.16萬m3，其中設計死庫容1.6萬m3，興利庫容10.6萬m3，防洪庫容17.76萬m3。大壩壩址控制流域面積3.86km2，河長4.39km，河道比降6.62%，多年平均降雨量557mm，多年平均徑流量96.5萬m3。工程等級V等，主要建筑物級別5級，水庫原設計標準20年一遇，校核標準300年一遇［1］。本次設計標準10年一遇，校核標準20年一遇，水庫10年一遇設計洪水位107.61m，20年一遇校核洪水位107.97m，溢洪道最大下泄流量75m3/s，水庫總庫容19.16萬m3。

水庫樞紐工程主要由大壩、溢洪道、輸水洞三部分組成。大壩主壩為黏土心墻土壩，壩長37m，壩頂高程108.24m，心墻頂高程106.84m，最大壩高14.88m，壩頂寬4.7m，大壩迎水面坡比自上而下分別為1∶2.12，1∶1.96，背水面坡比1∶2.04。大壩的迎、背水面均為0.3m厚的干砌石護坡，未設反濾層。副壩為原溢洪道位置，后來用混合料填筑而形成，副壩壩頂8.5m，壩高1.81m、壩頂寬3.5m，兩側坡比均為1∶1.5。

溢洪道位于大壩右壩端100m處，為岸邊山體開鑿的開敞式溢洪道。現狀溢洪道進口段左岸設有一段36m的漿砌石邊墻，其余均無防護和工程措施，沒有修建堰體、底板及消能工建筑物。溢洪道總長155.9m。溢洪道進水口為反坡段長20m，溢洪道頂為梯型斷面，高程105.9m，底寬15m。左側為漿砌石邊墻，邊墻墻頂高程108.33m。右側為山體開挖后的石壁，兩側山體均有風化脫落。小臺子水庫輸水洞全長52m，為壩下埋管，洞徑D=0.4m，進口底高程98.00m，出口底高程97.30m。在輸水洞進口、出口設有閘門。建有工作橋一座［2］。

2 水庫除險加固的必要性

小臺子水庫位于葫蘆島市建昌縣黑山科鄉境內，黑山科鄉位于建昌縣縣境東南部，距縣政府20km，面積121km2，人口1.7萬。轄小臺子、黑山斜、東梁杖子、北橋、二道河子、干溝、上地、下坡子、勝家窩鋪、楊樹底下、下坎子11個村委會。鄉鎮企業有商貿、運輸、建材、建筑、飲食服務業等。農業主產玉米、高粱、谷子、小麥、豆類，兼產棉花、蘋果，飼養生豬、牛、羊、禽類。

水庫地理位置十分重要，不但保護著下游306國道、黑山科鄉政府及周邊群眾生命財產的安全，還有200hm2耕地的防洪任務，如果不及時進行除險加固工作，一旦洪水來臨，下游群眾的生命財產安全將得不到保障，將會造成極大損失。

小臺子水庫下游控制灌溉面積200hm2，農業灌溉保證率75%。水庫曾發揮了巨大的灌溉效益，然而由于存在病險問題，致使水庫不能正常蓄水，不能發揮應有作用，使灌溉面積縮減，產量銳減。水庫加固后，蓄水、養殖項目有望保證實施。并可適當發展旅游度假項目，能給當地百姓增加一定收入。因此有必要實施小臺子水庫除險加固工程。

3 工程設計

3.1 水庫除險加固方案

3.1.1 壩體加固

本次設計主壩壩頂寬4.7m，壩長維持不變，仍為37m。壩頂高程108.24m，壩頂路面為混凝土路面，以2%的坡度坡向下游。上游坡設計坡比1∶2.5，干砌石護坡型式。下游坡設計坡比1∶2.04，干砌石護坡型式［4］。

副壩拆除重建，填筑合格土料，滲透系數不大于1×10-4cm/s，在迎水坡壩腳鋪設土工膜。副壩設計壩頂寬度3.5m，壩頂高程108.24m，設置防浪墻，墻頂高程109.24m，壩長維持現狀不變，仍為8.5m。上游坡設計坡比1∶2.5，下游坡設計坡比1∶2.5，上游坡護坡型式為干砌石護坡，下游坡護坡型式為草皮護坡［3］。

防浪墻設計墻頂高程109.24m，頂寬0.3m，底寬3.15m，高2.4m，每15m設一道瀝青木板伸縮縫和橡膠止水，防浪墻鋼筋選用φ14@300，防浪墻底坐落在黏土心墻上。

3.1.2 灌漿

本次大壩除險加固帷幕防滲灌漿帷幕中軸線基本沿工程勘察鉆探主剖面線布置，起點樁號0+215.9終點樁號0+280.7，帷幕線水平總長64.8m。帷幕結構采用接地式，帷幕頂自壩基基巖頂面起，帷幕底進入弱風化安山巖層5m，且保證帷幕底進入透水率小于10Lu的弱透水層5m。施工平均鉆孔深度17.0m，單孔灌漿深度8.0m。設計帷幕結構采用接地式，設計灌漿孔孔距3m，帷幕厚度2m，采用雙排直線間次等距布孔，分3次施工，逐次加密，總計施工46孔。檢查孔選在壓水試驗成果、灌漿注入量偏大、灌漿情況不正常及有代表性的部位。檢查孔數宜為總灌漿孔施工的10%，灌漿結束后14d后進行。檢查孔應從上至下逐段壓水，最后全孔灌漿，灌漿壓力選擇1.0MPa。

3.1.3 溢洪道

進口段長25m，底寬由25m縮窄到15m，進口段新建混凝土邊墻，新建30cm厚的混凝土底板，鋼筋網選用φ14×φ14@300。新修寬頂堰，長10m，寬15m，堰為C25鋼筋混凝土結構。邊墻為混凝土邊墻，鋼筋網選用φ14×φ14@300。陡槽段底寬為由15m縮窄到10m，長143m，底板為30cm厚C25混凝土，邊墻采用混凝土邊墻，鋼筋網選用φ14×φ14@300。消能段為挑流消能，C25鋼筋混凝土結構，鋼筋網選用φ14×φ14@300。

3.1.4 輸水洞

在原有輸水洞體維持現狀不變，輸水洞進出口金屬結構全部更換，啟閉房拆除重建，重建檢修室，重建啟閉塔與大壩之間的交通橋，重新修建輸水渠［5］。

3.2 上壩搶險路設計

小臺子水庫目前沒有上壩搶險路，只有一條鄉間土路與大壩相連，遇陰雨天氣泥濘難行。本次加固設計一條使大壩與公路相連的上壩防汛搶險路。上壩搶險路長240m，防汛路從水庫管理房，經過大壩連接公路。防汛路面層為18cm厚C25混凝土面層，寬度4.5m，以下依次為15cm的水泥穩定砂礫基層及16cm厚砂礫墊層。路兩側設漿砌石排水溝，排水溝高0.4m，底寬0.4m，邊坡1∶1。

3.3 觀測設備

按照《遼寧省小（2）型水庫除險加固工程初步設計報告編制規程》的規定，本次除險加固增設水文水情觀測系統，在壩址處設雨量站，安裝自記雨量計1臺；設置水位站1處，安放標準觀測水尺1組。

4 工程概算及施工工期

小臺子水庫除險加固工程總投資219.98萬元。其中建筑工程176.30萬元；機電設備及安裝9.54萬元；金屬結構及安裝9.10萬元；臨時工程3.00萬元；獨立費用22.04萬元。本工程以開工年的2月為施工準備期，當年3月工程正式開工，9月底工程竣工，總工期為6個月。

5 結語

（1）本項目對小臺子水庫現狀及存在問題進行了分析，提出了除險加固的必要性，并具體說明了除險加固改造的解決方案。

（2）通過此次工程，小臺子水庫提高了流域的防洪減災能力，同時消減了北溝河洪峰。水庫建設至今，發揮了顯著的經濟效益、社會效益和生態效益。

［1］吳新廣.北方地區小型水庫土石壩的除險加固技術措施［J］.黑龍江科技信息，2016（1）：235-235.

［2］李敏，馬云軍，周如瑞.水庫設計洪水過程線修勻方法及應用［J］.水電能源科學，2013（6）：46-47.

［3］賴歷青.小型水庫土壩施工中除險加固研究與探討［J］.河南水利與南水北調，2016（3）：58-59.

［4］敖立國，劉春雨.防滲施工技術在水利工程中的重要性及應用探析［J］.內蒙古科技與經濟，2013（21）：97-98.

［5］呂清華.小型水庫除險加固問題與對策分析［J］.科技致富向導，2009（18）：54-54.

（責任編輯：王艷肖）

Analysis of the reinforcement design of Jianchang County Xiaotaizi Reservoir

GUO Fang-qin
（Yanwang BiziReservoir Engineering Construction Administration，Chaoyang 122000，China）

The XiaotaiziReservoir is carried out the reinforcement design on thewater retaining，and to solve problems such as the seepage in main dam dam foundation，upstream dam slope instability，slope protection stone detrition，spillway structure instability and spillway without energy dissipation facilities.Through the construction of dam reinforcement，the grouting design，spillway reinforcement，strengthening tunnel，the construction gets the anticipative goal.

XiaotaiziReservoir；reinforcement；analysis and explore

TV222

：B

1672-9900（2017）04-0069-03

2017-05-18

郭芳琴（1985-），女（漢族），山西晉城人，工程師，主要從事水利工程建設與管理工作，（Tel）15304215797。