淺談石門沖水庫工程的除險加固設計

陳冬萍

摘 要：石門沖水庫始建于1967年12月，受當時投資和建設環境的影響，工程遺留問題較多，工程質量較差，目前大壩、溢洪道、放水涵洞均存在比較嚴重的險情，經水庫安全技術認定大壩屬于三類壩。本文對水庫的施工加固設計略作淺談，以供類似工程之參考。

關鍵詞：石門沖水庫;大壩; 溢洪道;放水涵洞;除險加固

一、工程概況

石門沖水庫位于池州市貴池區墩上街道墩上社區境內，壩址座落在長江水系九華河的支流上，集水面積0.366km²，是一座以灌溉、防洪為主兼顧水產養殖的?。?）型水庫。考慮石門沖水庫多年的實際運行情況和灌溉要求，參照相關文件精神，經調洪計算，石門沖水庫死水位為32.0m，死庫容為0.39萬m³;正常蓄水位平溢洪道進口寬頂堰堰頂37.48m，興利庫容為6.10萬m³;設計洪水標準為10年一遇，相應水位為38.41m;校核洪水標準為50年一遇，相應水位為39.14m，總庫容10.50萬m³。

水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、放水涵洞組成。水庫大壩為均質土壩，壩頂高程39.10m左右， 壩頂長約56m，壩頂寬2.5～3.5m。現狀大壩坡面不規整，上游壩坡坡比1：2.9～1：3.2，下游壩坡坡比1：3.0～1：3.5。上下游壩坡均為天然雜草，坡面無排水溝，壩腳無排水體。溢洪道位于大壩右端，開挖山體而成，進口為寬頂堰，堰頂高程37.48m，堰寬1.2m。溢洪道全段無護砌，上游段為弱風化巖質邊坡，地質條件較好，下游段為土石混合邊坡，地質條件較差，溢洪道出口無消能設施。放水涵洞位于大壩左側，為直徑400mm鋼筋砼圓涵，涵洞進口淤堵，分級臥管控制段斷裂，無法正常使用，涵身有裂縫，涵洞出口滲漏。

二、水庫存在的病險問題及除險加固必要性

通過現場查看及分析論證，存在以下主要問題：

（一）水庫大壩填筑質量較差，壩基清基不徹底，壩腳滲漏，壩面雜草叢生，上下游坡面不規整，且上游壩面無護坡、壩腳沖刷嚴重，下游壩腳無排水體且緊臨土質排水溝，上述問題影響大壩運行安全。

（二）放水涵洞進口淤堵，分級臥管控制段斷裂，無法正常使用，涵身有裂縫，涵洞出口滲漏。

（三）溢洪道全段未護砌，下游段土石混合岸坡地質條件差，沖刷嚴重，溢洪道出口無消能設施，泄洪時存在安全隱患。

（四）水庫進庫道路路況較差。

（五）水庫無管理、觀測及通訊設施。

石門沖水庫運行40多年來，保護著下游1600人口、500畝耕地及下游村莊的安全。確保了灌區2000畝農田的旱年豐收;水庫養殖面積20畝;為區域經濟發展、社會穩定和人民安居樂業做出了巨大的貢獻。但是自蓄水運行以來，不斷地發現各主要建筑物存在質量和安全問題，致使水庫工程長期處于帶病運行狀況。為了保證大壩安全，使水庫充分發揮其功能和效益，保障下游人民的生命財產安全，對其進行除險加固是十分必要的。

三、加固措施

由于建庫時社會經濟水平所限，施工手段落后，施工質量控制不嚴，水庫運行以來存在很多安全隱患，雖經幾次加固處理，但仍存在許多問題。針對目前存在的問題，通過必要的分析與核算，確定本次除險加固主要工程任務如下：

（一） 大壩

大壩防滲采用“壩身粘土斜墻+壩基粘土截滲槽”方案;大壩壩頂結合粘土斜墻鋪筑寬5.0m，高程39.76m，設碎石路面;上游壩坡坡比為1：4，正常蓄水位37.48m以下采用C20現澆砼護坡、以上草皮護坡，下游壩坡削培平整、坡比1：3，高程32.00m以下至壩腳新建貼坡排水體、以上草皮護坡，壩腳新建C20砼排水溝;新建上下游壩坡坡面踏步;改造進庫及上壩道路。

（二）溢洪道

溢洪道上游巖石段（地質條件較好）采用清除及適當開挖處理，下游土石混合段（地質條件較差）采用C25鋼筋砼U型結構襯砌，新建出口消力池。

（三）放水涵洞

開挖壩體拆除現有涵洞，新建為C25鋼筋砼箱涵，增設進口啟閉機閘門控制。

（四）其它

完善工程管理設施。

四、加固后工程布置

加固后的石門沖水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、放水涵洞組成。

（一） 大壩

大壩為粘土斜墻壩，最大壩高8.76m，壩頂高程為39.76m，壩頂長56m，壩頂寬5.0m。上游壩坡坡比為1：4.0，正常蓄水位37.48m以下采用C20現澆混凝土護坡、以上草皮護坡;下游壩坡坡比1：3.0，高程32.00m以下至壩腳新建貼坡排水體，大壩上游坡靠近放水涵洞處設砼踏步一道、下游坡居壩中設砼踏步一道，下游壩腳新建C20砼排水溝一道。壩頂道路設碎石路面。

（二）溢洪道

加固后的溢洪道仍布置在原位置，堰頂高程保持現狀為37.48m、溢洪道寬1.2m，樁號0+025以上清除溢洪道內松動及風化巖石，并對淤堵段適當開挖處理;樁號0+025以下根據現狀地形地質情況采用0.3m厚C25鋼筋砼U形結構襯砌，其中樁號0+025～0+030段為漸變段，底寬由2.3m漸變至3.0m，樁號0+034～0+043.5段平面布置為圓弧段，圓弧半徑12.64m、圓弧角43°，樁號0+049.9～0+055.4為新建出口消力池段，消力池出口消力坎高0.5m、厚0.5m，消力池下游為與現有河道的銜接，溢洪道沿程底板坡降與現狀地形一致。

（三）放水涵洞

拆除重建放水涵洞。

開挖壩體全段拆除現有放水涵洞，新建為C25鋼筋砼箱涵，新建放水涵洞布置為進口導流段、控制段、涵箱段、出口消力池段。進口導流段初步擬定長4.78m，兩側翼墻呈八字型布置，寬由2.0m漸變為0.8m;箱涵凈孔尺寸為0.8m×1.2m（寬×高），壁厚0.40m，長初步定為48.38m，分7節布置，第1節涵箱與進口控制段連接（控制段長3.62m、涵箱長4.38m），第2、3、4、5、6節涵箱長度均為8.0m，末節涵箱長為4.0m。放水涵各節間設雙止水和包箍。涵箱段后為消力池段，消力池段長11.5m， 6.0m長為i=0.25陡坡段、5.0m長為水平段（高程29.60m）、0.5m長為消力坎，坎頂高程30.10m。

五、工程投資

本工程概算投資149.56萬元，其中建筑與安裝工程投資98.86萬元。

六、結語

本工程于2016年底完工，蓄水運行已有三年，未發現有任何險情或隱患，水庫滲漏及其他各類問題均得到了有效解決，除險加固效果明顯。水庫除險加固工程設計，是對工程進行全面技術處理的依據，也是立項審批確定投資的依據，在設計時，對于不同的工程，我們應根據其壩型、壩基及管理運用情況，完整、全面地分析病險原因，采取有針對性的方法進行處理。

參考文獻：

[1]《池州市貴池區石門沖水庫除險加固工程初步設計》.池州市水電勘測設計院，2015.08.

[2]《碾壓式土石壩設計規范》（SL274-2001）.中國水利水電出版社，2002.01.

[3]《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則》（SL189-96）.中國水利水電出版社，1997.02.

[4]《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》（SL62-2014）.中國水利水電出版社，2014.10.