李春陽(yáng)

(葫蘆島平山供水有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng)　125000)

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宮山咀水庫(kù)除險(xiǎn)加固研究

李春陽(yáng)

(葫蘆島平山供水有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng)125000)

【摘要】通過對(duì)宮山咀水庫(kù)存在的病險(xiǎn)進(jìn)行分析，對(duì)水庫(kù)大壩上下游護(hù)坡、溢洪道護(hù)坦混凝土、溢洪道下游消力池、溢洪道兩側(cè)擋墻、輸水洞等進(jìn)行了除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)研究。

【關(guān)鍵詞】水庫(kù)病險(xiǎn)； 除險(xiǎn)加固；設(shè)計(jì)

1概述

隨著我國(guó)水利建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展,截至2010年，我國(guó)已建成各類水庫(kù)8.7萬(wàn)座，其中小型水庫(kù)8.6 萬(wàn)多座,大多數(shù)修建于20世紀(jì)50—70年代[1]。目前這些水庫(kù)中約37000座屬于病險(xiǎn)水庫(kù)，從統(tǒng)計(jì)資料分析可知，我國(guó)病險(xiǎn)水庫(kù)存在的病險(xiǎn)問題主要體現(xiàn)在水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)低、抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)低、水庫(kù)淤積、壩體穩(wěn)定性差和局部強(qiáng)度不足、滲漏問題突出、材料和結(jié)構(gòu)老化、金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)、安全監(jiān)測(cè)設(shè)備老化失效等問題。由于大量病險(xiǎn)水庫(kù)的存在，嚴(yán)重制約了水庫(kù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的發(fā)揮；水庫(kù)帶病運(yùn)行，一旦失事，將給人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重災(zāi)害， 威脅到社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展[2-4]。為此，本文對(duì)宮山咀水庫(kù)除險(xiǎn)加固過程中的一些方法措施進(jìn)行了分析研究，意在為其他水庫(kù)除險(xiǎn)加固提供一些有益參考。

2工程概況

宮山咀水庫(kù)位于遼寧省西部大凌河上游建昌縣宮山咀鄉(xiāng)，是以防洪為主，兼顧供水、發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的水利工程，屬大(2)型水庫(kù)。水庫(kù)工程于1958年9月開工興建，1960年大壩合龍截流，1976年竣工。主要建筑物有主壩、副壩、溢洪道、輸水洞、電站等。

2.1加固前規(guī)模

水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，設(shè)計(jì)洪水位75.05m，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇，校核洪水位77.95m。水庫(kù)正常蓄水位73.70m。水庫(kù)建筑物由大壩、溢洪道、輸水洞、電站和引水建筑物等五部分組成。水庫(kù)主壩為黏土心墻砂殼壩，心墻頂高程78.10m，壩頂高程80.10m，防浪墻頂高程81.40m，壩頂長(zhǎng)度457.5m，壩頂寬度5.5m，最大壩高33.7m。溢洪道為直泄陡槽式，堰頂高程67.7m，堰頂凈寬108m，設(shè)有9扇12m×6.5m的弧形鋼閘門，最大泄量6562m3/s。第一輸水洞為壩內(nèi)埋管結(jié)構(gòu)，進(jìn)口高程54.00m，進(jìn)口管直徑為1.6m，出口管于0+137.5樁號(hào)處分為3條直徑為1m的岔管。出口管底高程49m，最大泄量20.06m3/s。第二輸水洞為開鑿式隧洞，直徑1.6m，最大泄量3.8m3/s。水庫(kù)電站裝機(jī)容量為3105kW。

宮山咀水庫(kù)自1960年大壩合龍蓄水以來，1962年最高庫(kù)水位達(dá)70.73m，1977年最高庫(kù)水位達(dá)70.80m，1979年最高庫(kù)水位71.65m，1984年最高庫(kù)水位達(dá)72.68m，1996年最高庫(kù)水位達(dá)73.36m。建庫(kù)至今，由于限制蓄水，不曾出現(xiàn)正常蓄水位。上述低水位運(yùn)行，主要是由于大壩存在質(zhì)量問題和防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低。

2.2原加固情況

水庫(kù)在2001—2004年進(jìn)行了第一次除險(xiǎn)加固，由于當(dāng)時(shí)初設(shè)時(shí)資金額度限制，只將大壩灌漿和擴(kuò)建溢洪道兩個(gè)主要項(xiàng)目列入設(shè)計(jì)，其他工程沒有納入加固工程，致使水庫(kù)輸水洞、主壩前后護(hù)坡、原6孔溢洪道護(hù)坦等仍留有工程隱患。

2.3此次加固情況

此次除險(xiǎn)加固是在第一次除險(xiǎn)加固的基礎(chǔ)上，針對(duì)當(dāng)時(shí)遺留的工程隱患以及新出現(xiàn)的問題，進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)。

3加固方案設(shè)計(jì)研究

3.1水庫(kù)隱患安全鑒定分析

a.主壩上、下游壩坡碎石干砌石由于風(fēng)化冰凍和雨水浸蝕破碎嚴(yán)重，壩坡局部沉陷，壩坡戧臺(tái)、臺(tái)階、排水設(shè)施年久失修，破損嚴(yán)重，嚴(yán)重影響到壩體安全，如不更換，有可能造成大面積滑坡。主壩左壩頭應(yīng)增設(shè)回車場(chǎng)，以滿足防汛搶險(xiǎn)運(yùn)輸?shù)囊?，以免防汛搶險(xiǎn)時(shí)，影響防汛物資、設(shè)備的運(yùn)輸，給人身安全及經(jīng)濟(jì)帶來不必要的損失。按照防汛要求庫(kù)區(qū)應(yīng)修建碼頭，以滿足水庫(kù)防洪、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水情觀測(cè)等需要。

b.溢洪道存在的主要問題是溢洪道原有護(hù)坦由于當(dāng)年施工原因和多年的沖刷，表面破損嚴(yán)重，有鋼筋裸露，混凝土表面剝蝕、脫落嚴(yán)重，水庫(kù)泄流時(shí)嚴(yán)重威脅溢洪道安全，溢洪道安全無(wú)保證，需維修加固。

溢洪道左右岸易被洪水沖刷，嚴(yán)重威脅大壩安全；溢洪道左岸臨近水庫(kù)管理局，為避免洪水時(shí)對(duì)人身財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失，需在溢洪道左右岸修建漿砌石重力擋墻防護(hù)。溢洪道下游無(wú)消能工，建議新建下游消力池。

c.第一輸水洞位于大壩樁號(hào)0+407處，與主壩斜交，為壩下埋管式涵洞，洞徑1.8m，進(jìn)口設(shè)有啟閉塔，裝有檢修閘門和工作閘門，目前破損嚴(yán)重。輸水洞閘門及啟閉設(shè)備年久失修，漏水嚴(yán)重，對(duì)大壩安全運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。輸水洞出口尾水渠導(dǎo)墻破損，下游尾水渠兩岸堤壩無(wú)防護(hù)設(shè)施，泄量大時(shí)，易沖毀導(dǎo)墻和堤壩，沖淹周圍莊稼，給人身安全及經(jīng)濟(jì)帶來不必要的損失。

3.2工程規(guī)劃設(shè)計(jì)研究

a.壩體加固方案。原上、下游護(hù)坡砌石碎石高低不平，空隙率偏大，巖石風(fēng)化嚴(yán)重，此次加固對(duì)上游干砌石護(hù)坡進(jìn)行重新翻修，在修坡后的壩坡上澆筑8cm厚C10混凝土墊層，混凝土墊層需設(shè)排水孔，孔徑不小于40mm，2m×2m梅花形布置。上游護(hù)坡采用80cm×80cm×40cm六棱體砌石預(yù)制塊，用于六棱體砌石預(yù)制塊的石料為天然級(jí)配的新鮮石料，最小塊徑10cm，最大塊徑40cm，每塊預(yù)制塊可裁石3~5塊。預(yù)制塊安裝完畢后，預(yù)制塊縫隙用水沖中粗沙，進(jìn)行預(yù)制塊縫隙的回填，確?？p隙密實(shí)。此次翻修范圍為上游馬道70.60m高程以上原設(shè)計(jì)坡比1∶2.0部分，翻修后壩坡仍為1∶2.0。下游根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)碎石、干砌石護(hù)坡進(jìn)行重新翻修，拆除原下游破碎風(fēng)化不堪的護(hù)坡，重新鋪設(shè)20cm厚護(hù)坡碎石。防浪墻采用大理石罩面，主壩左壩頭修建回車場(chǎng)，大壩壩頂交通路面恢復(fù)，此次設(shè)計(jì)采用鋪筑瀝青混凝土路面的設(shè)計(jì)方案。副壩上游迎水面修建碼頭以及迎水面護(hù)坡防護(hù)工程。

b. 溢洪道工程。溢洪道原有護(hù)坦由于當(dāng)年施工原因和多年的沖刷，表面破損嚴(yán)重，有鋼筋裸露，混凝土表面剝蝕、脫落嚴(yán)重，水庫(kù)泄流時(shí)嚴(yán)重威脅溢洪道安全，需維修加固。因溢洪道護(hù)坦底板破損嚴(yán)重，所以將原六孔溢洪道護(hù)坦拆除40cm，重新修建厚40cm的鋼筋混凝土護(hù)坦，護(hù)坦建在強(qiáng)風(fēng)化巖上。底板下設(shè)直徑25mm錨筋，錨筋長(zhǎng)3m，錨筋間距2.0m，面層配直徑14mm、間距0.2m的鋼筋網(wǎng)，錨筋下部插入巖石，上部與鋼筋網(wǎng)焊接，護(hù)坦底板仍在原分縫處分縫，縫寬2cm，縫內(nèi)填充瀝青木板。

溢洪道泄槽是在原天然沖溝基礎(chǔ)上開挖修整而成的，使泄槽底坡平順，邊坡連續(xù)，形成相對(duì)較為規(guī)則的、在平面上呈轉(zhuǎn)彎收縮形式的泄槽，泄槽自控制段出口底寬125.2m，經(jīng)60m長(zhǎng)等寬直線段，開始轉(zhuǎn)彎收縮，轉(zhuǎn)彎半徑為157m，轉(zhuǎn)角37.5°，至樁號(hào)SA0+225處泄槽斷面收縮至60m，泄槽底坡為0.05。泄槽兩側(cè)巖石開挖邊坡為1∶0.5，覆蓋層開挖邊坡為1∶2。在樁號(hào)SA0+225以上泄槽右岸邊坡已經(jīng)采用漿砌石護(hù)坡，為避免泄槽右岸被洪水沖刷在樁號(hào)SA0+225以下再增設(shè)漿砌石擋墻，與下游消力池邊墻平順連接。在溢洪道泄槽增設(shè)消力池，消力池長(zhǎng)76.5m，寬69.4m，深3m。消力池底板設(shè)φ22錨桿，錨桿長(zhǎng)1.5m，深入巖石1m，梅花形布置，間距3m。兩側(cè)混凝土邊墻表面設(shè)φ10@200鋼筋網(wǎng)，錨桿與鋼筋網(wǎng)焊接，錨桿直徑22m,長(zhǎng)1.0m,間距3.0m,梅花形布置。

溢洪道左岸易被洪水沖刷，嚴(yán)重威脅大壩安全；溢洪道左岸臨近水庫(kù)管理局，為避免洪水時(shí)對(duì)人身財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失，增設(shè)護(hù)岸漿砌石重力式擋墻, 頂寬0.6m、坡比1∶0.7，漿砌石擋墻要與消力池邊墻平順連接。

c.輸水洞工程。對(duì)洞身伸縮縫、缺陷裂縫、混凝土表面滲漏及滲漏點(diǎn)進(jìn)行堵漏、回填、補(bǔ)強(qiáng)、黏結(jié)處理。對(duì)工作閘門及檢修閘門門槽進(jìn)行更換。對(duì)下游尾水渠兩側(cè)采用頂寬600mm漿砌石重力擋墻防護(hù)，護(hù)坡坡度1∶0.7。宮山咀水庫(kù)金屬結(jié)構(gòu)僅為輸水洞進(jìn)口工作閘門、檢修閘門。現(xiàn)輸水洞工作及檢修閘門的操作室破損嚴(yán)重，工作門槽及檢修門槽間隔墻多處有漏水點(diǎn)，工作閘門及檢修閘門漏水嚴(yán)重，閘門年久失修，磨損銹蝕嚴(yán)重，無(wú)法正常使用，影響工程的正常使用，此次初設(shè)對(duì)工作閘門、檢修閘門進(jìn)行更換。

4結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)宮山咀水庫(kù)存在病險(xiǎn)分析，研究設(shè)計(jì)了相應(yīng)的除險(xiǎn)加固措施，其中，主壩工程為對(duì)水庫(kù)大壩上、下游護(hù)坡，回車場(chǎng)及碼頭的修整加固；溢洪道工程為溢洪道護(hù)坦混凝土修整，溢洪道下游消力池、溢洪道兩側(cè)擋墻防護(hù)；輸水洞加固工程為對(duì)輸水洞進(jìn)行加固處理和金屬結(jié)構(gòu)改造。

參考文獻(xiàn)

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Research on risk removal and reinforcement of Gongshanzui Reservoir

LI Chunyang

(HuludaoPingshanWaterSupplyCo.,Ltd.,Shenyang125000,China)

Abstract:Risk removal and reinforcement design research is carried out at reservoir dam upstream and downstream slope protection, spillway apron concrete, spillway downstream stilling basin, retaining walls on both sides of spillway, water conveying tunnel etc. through analysis on diseases of Gongshanzui Reservoir.

Key words:reservoir diseases; risk removal and reinforcement; design

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2015.11.013

中圖分類號(hào)：TV697

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-8241(2015)11-0040-03