春雷水庫恢復整治設計要點分析

譚軍

（貴州省水利水電勘測設計研究院，貴州 貴陽 550002）

1 工程概況

水庫位于烏江水系南明河支流貫城河的上游支流，貴陽云巖區政府所在地東北面黔靈鎮的宅吉村、沙河村交界蠻坡處，距小關水庫約2 km，距穿洞水庫0.70 km，距貴陽市中心3 km。

春雷水庫壩址以上集雨面積1.53 km2（其中穿洞水庫為1.10 km2，穿洞水庫至春雷水庫區間集雨面積為0.43 km2）。設計洪水標準按200 年一遇洪水校核，20 年一遇洪水設計，校核洪水位為1 112.96 m，設計洪水位為1 112.20 m，水庫總庫容為18.40萬m3，正常蓄水位1 110.60 m對應的庫容為13.10萬m3，死庫容為0.70萬m3，調洪庫容為5.30萬m3，興利庫容為12.40萬m3。該工程等別為Ⅴ等，水庫規模為?。?）型水庫，主要建筑物大壩、溢洪道、放水涵管為5級建筑物。

2 水庫恢復整治設計

由于在水庫恢復整治的二個方案中，方案1和方案2的整治內容大體相同，只是在庫區整治時不同。因此，在水庫恢復整治設計中，方案1和方案2有相同的大壩整治、溢洪道整治、大壩防滲整治和防洪管道改造，庫區整治時按二個方案分別敘述。

2.1 大壩整治

2.1.1 大壩壩頂整治

大壩壩頂由80號漿砌石砌筑而成，壩頂寬度2.75 m，壩頂高程1 111.54 m。根據大壩200 年一遇洪水校核，20 年一遇洪水設計的防洪標準進行壩頂高程計算成果見表1。根據表1大壩的壩頂高程應為1 113.88 m，而現狀壩頂高程1 111.54 m，故大壩的壩頂應加高才能滿足要求。

表1 壩頂安全超高△h及相應計算的壩頂高程表 單位：m

大壩壩頂整治采用80 號漿砌石加高壩頂2.34 m，并為保證壩頂的外觀平整，在壩頂上采用0.20 m 厚的C15 混凝土抹面，壩頂沿上游1∶0.70的坡度和下游1：0.55的坡度同時加高，加高后的壩頂寬度為1.50 m。另外，壩頂向下游傾斜2%。

2.1.2 大壩壩坡整治

大壩迎水面坡度為1∶0.70，設有8 cm 厚的混凝土防滲面板。大壩背水面為砌石，坡度為1∶0.55。根據計算，大壩的抗滑穩定和壩基應力指標滿足規范要求，故大壩上下游坡度保持不變。上游迎水面結合壩體防滲進行整治，下游背水面采用0.20 m厚的C15混凝土抹面，以保證壩坡外觀的平整。

2.2 溢洪道整治

溢洪道布置在大壩左岸，為正槽式溢洪道。堰頂高程1 110.60 m，溢流堰型為開敞式寬頂堰，堰寬2.60 m、堰長約為3.75 m，后接坡度約為1∶3.70的泄槽段。整個溢洪道底板均設有10 cm 厚的R100 混凝土。根據目前的溢洪道現狀，其進水口和溢流堰部分還比較完整，只是泄槽段被土回填，故應挖出填土，恢復泄槽段，再用0.20 m 厚的C20 混凝土對溢洪道過水面進行抹面，并使泄槽段尾部和市政排洪大溝用跌坎連接。

2.3 大壩防滲整治

2.3.1 大壩壩體防滲整治

壩體防滲采用混凝土面板，原厚度為0.08 m。根據《漿砌石壩設計規范》采用0.30 m厚混凝土面板防滲才滿足要求。對壩體上游面混凝土防滲面板加厚0.22 m，混凝土強度標號為C20，抗滲標號為W4。并結合防滲整治進行上游面壩坡整治。

2.3.2 大壩基礎防滲整治

大壩基礎分布地層巖性以灰色厚層塊狀灰巖、燧石灰巖為主，該地層巖溶較發育，水文地質特征為強巖溶含水層，說明庫水有向庫首南西測低洼地帶滲漏的可能性。雖然大壩基礎是放在基巖上，但由于大壩為六十年代興建，施工中受當時條件所限，壩基清基不徹底，加之沒有進行帷幕灌漿處理、大壩砌體和基巖之間沒有設混凝土墊層等原因，可能造成壩基、壩肩局部滲漏和繞滲。據調查大壩穩定，壩體及兩岸未出現滲漏現象，但長期運行下區，特別是在高洪水位下，是可能造成壩基、壩肩局部滲漏和繞滲的。因此在汛期時要加強水庫的維護管理，尤其在主汛期要加強值班守護，以免發生意外。

根據以上大壩基礎的水文地質情況，應對大壩基礎進行帷幕灌漿處理。灌漿在壩頂上進行，壩體灌漿進尺可兼作對壩體砌體的防滲加固。由于本工程大壩為5級建筑物的低壩，灌漿下限至新鮮基巖的頂部，灌漿深度平均為30 m 左右。采用單排灌漿，孔距3 m。故帷幕灌漿共計灌漿孔18個，總進尺540 m。

2.4 改造新歆園至春雷水庫的排洪管道

新歆園至春雷水庫的排洪管道為5 根直徑0.50 m 的圓形管道，復核其過流2.50 m3/s，不滿足穿洞水庫P=0.50%下泄洪水13.50 m3/s要求。改成5根直徑1 m的鋼筋混凝土管，可過流14.50 m3/s，滿足過洪要求，并把洪水排至春雷水庫內。

2.5 庫區整治

2.5.1 方案1

水庫庫區目前庫底高程為1 118～1 109 m，根據春雷水庫庫容曲線，要恢復其原有的規模，庫底高程需為1 109～1 101 m，需在水庫內開挖土方深9～8 m，總方量約為10 萬m3，并用0.30 m 厚的80號漿砌塊石對水庫四周貼坡護岸。恢復后水庫正常蓄水位1 110.60 m對應的水庫面積為1.80萬m2，庫容為12.80萬m3，總庫容為18.40萬m3。另外，為恢復到水庫原有的面積和庫容及考慮到春雷水庫的工程管理范圍和保護范圍，需拆除鹿沖關道橋約280 m，還需拆除小石城生活住宅小區已建和在建的房屋約2 430 m2（為底層房屋面積）。

2.5.2 方案2

恢復庫區的范圍為庫區中的庫中靠上游部分和庫中靠下游部分及庫首。根據目前水庫現狀，該部分庫區靠上游部分的庫底高程為1 113 m，面積約2 480 m2，需開挖至1 109 m 高程，開挖方量約1.16 萬m3；庫中靠下游部分及庫首目前庫底高程為1 109 m，面積約7 580 m2，可不進行開挖。另外，對整個水庫庫底平整夯實，并用30 cm 厚的80 號漿砌塊石回填，形成高程為1 109 m 的庫底。對于四周開挖的邊坡，采用30 cm 厚的80號漿砌塊石貼坡護岸，護岸岸頂高程和壩頂高程1 113.88 m同高。對沒有開挖部分的四周，須修建80號漿砌塊石防洪墻，墻頂高程同樣和壩頂高程同高，以防止洪水淹市政道橋的柱基和小區房屋。恢復后水庫正常蓄水位1 110.60 m 對應的水庫面積為1.01萬m2，庫容為約1.44萬m3，總庫容為4.09萬m3。此方案可不涉及道橋和房屋拆除。

2.6 按方案2整治后的大壩穩定和應力復核

按方案2整治后，庫底高程1 109 m，為評估該狀況下水庫大壩的抗滑穩定和應力情況是否滿足規范，對該最大壩高13.85 m漿砌石大壩按重力壩和重力擋土墻兩種情況分析計算。

2.6.1 按重力壩分析計算

淤沙高程取為1 109 m，最終計算成果見表2。

表2 大壩抗滑穩定和壩基應力計算成果表

大壩在基本組合時，抗剪斷安全系數均大于3，抗剪安全系數均大于1.05；在特殊組合時，抗剪斷安全系數均大于2.50，抗剪安全系數均大于1.0；大壩最大垂直正應力小于基巖允許承載力80 t/m2，大壩最小垂直正應力大于0。因此，春雷水庫大壩的抗滑穩定和壩基應力指標滿足規范要求。

2.6.2 按重力擋土墻分析計算

按水庫蓄水（工況1）和未蓄水（工況2）兩種情況計算。墻后填土內摩擦角35°，粘聚力為0；容重1.90 t/m3。墻底摩擦系數0.5。土壓力按庫侖理論計算，最終計算成果見表3。

表3 重力式擋土墻計算成果表

根據上表可知，春雷水庫大壩按重力式擋土墻計算，抗滑安全系數均大于1.30，抗傾覆安全系數均大于1.50，地基最大壓力均小于地基允許承載力80 t/m2，滿足規范要求。

2.6.3 對比小結

以上春雷水庫大壩的穩定分析是考慮大壩的下游沒有填土，事實上目前大壩的下游已填土至1 109 m高程，下游填土的左邊至一已修建好的擋土墻，右邊接現有城市道路。因此，按方案2整治，春雷水庫大壩的穩定是大大有富裕的。

3 水庫恢復整治設計工程量

根據上述春雷水庫恢復整治設計，最終得出其恢復整治設計主體建筑工程工程量（此略）。

4 結語

春雷水庫恢復整治的任務，一是要恢復其應有蓄洪、滯洪的防洪功能；二是要恢復其應有的水資源生態環境功能。根據水庫恢復整治設計要點分析和水庫水資源環境要求，可全部恢復其原規模，以發揮春雷水庫的防洪和水環境功能。