林亞南，房鑫，王博文，周東震

（1.遼寧潤(rùn)中供水有限責(zé)任公司，遼寧沈陽(yáng)110000；2.清原縣水務(wù)局，遼寧撫順 113300）

小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

林亞南1，房鑫1，王博文1，周東震2

（1.遼寧潤(rùn)中供水有限責(zé)任公司，遼寧沈陽(yáng)110000；2.清原縣水務(wù)局，遼寧撫順 113300）

目前各地小型水庫(kù)多于20世紀(jì)70至80年代建設(shè)，使用年限較長(zhǎng)，為保障人民群眾生命及財(cái)產(chǎn)安全，消除安全隱患，各地均需對(duì)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固。文章結(jié)合遼寧省撫順市清原縣泡子沿水庫(kù)實(shí)際案例，對(duì)小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方法及思路進(jìn)行了總結(jié)。

小型水庫(kù)；安全隱患；除險(xiǎn)加固

1 概 況

撫順市清原縣泡子沿水庫(kù)位于法庫(kù)、鐵法市交界處，總面積450萬(wàn) m3，始建于1988年，1991年竣工投入運(yùn)行，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇。水庫(kù)壩型為粘土均質(zhì)壩，水庫(kù)樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水洞三部分組成。水庫(kù)于2013年8月16日遭遇特大洪水，庫(kù)區(qū)水位達(dá)到最高洪水位21.25 m,大壩在樁號(hào)0+084.4～0+ 061.3 m范圍內(nèi)出現(xiàn)了上、下游壩坡滑坡及壩頂下沉現(xiàn)象，于當(dāng)年8月即對(duì)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)勘察。

2 工程現(xiàn)狀

2.1 水庫(kù)特性數(shù)據(jù)

校核重現(xiàn)期300年,校核洪水位21.25 m,校核相應(yīng)庫(kù)容28.4萬(wàn)m3；設(shè)計(jì)重現(xiàn)期20年,設(shè)計(jì)洪水位20.72 m,設(shè)計(jì)相應(yīng)庫(kù)容25.2萬(wàn)m3；正常高水位19.75 m，相應(yīng)庫(kù)容20.02萬(wàn) m3；汛限水位19.75 m，死水位11.9 m，相應(yīng)庫(kù)容0.48萬(wàn)m3。水庫(kù)大壩為粘土均質(zhì)壩，壩頂高程21.8 m，最大壩高11.8 m，壩頂寬3 m，加固后壩頂寬4 m，壩頂長(zhǎng)256 m，上游壩坡比為1.0∶2.4，下游壩坡比為1.0∶2.1。大壩溢洪道為開敞式平頂堰，單孔凈寬31.0 m，堰頂高程19.75 m，加固后堰頂高程18.75 m，最大泄流84.61 m3/s，加固后最大泄流84.94 m3/s。

2.2 大壩工程現(xiàn)狀

大壩為均質(zhì)土壩，迎水坡坡比為1.0∶2.4，坡面為碎石護(hù)坡，經(jīng)長(zhǎng)期沖刷，損壞嚴(yán)重；背水坡坡比為1.0∶2.1，坡面為植物護(hù)坡。采用北京理正軟件研究院編制的《理正分析計(jì)算軟件》進(jìn)行壩坡穩(wěn)定安全性計(jì)算。采集大壩壩體內(nèi)土料進(jìn)行指標(biāo)計(jì)算：濕容量r=15.10 kN/m2；飽和容重rm=19.51 kN/m3；滲透系數(shù)k=2.2×10-6cm/s；內(nèi)摩擦角φ=19.82°；凝聚力c=17.03 kPa。詳見表1。

表1 現(xiàn)狀及加固后壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果表

2.3 溢洪道工程現(xiàn)狀

溢洪道位于大壩左端，為開敞式曲線實(shí)用堰，無(wú)閘控制，混凝土與漿砌石結(jié)構(gòu)，堰頂高程為19.75 m，堰寬31 m，利用天然山坡開挖而成。

3 工程存在的主要問題

3.1 大壩存在的主要問題

1）據(jù)表1可知，在1/3水位上游坡穩(wěn)定滲流期壩坡安全系數(shù)不符合規(guī)范要求，壩后邊坡安全系數(shù)全部不滿足規(guī)范要求；

2）大壩迎水坡碎石護(hù)坡被風(fēng)浪淘刷脫落嚴(yán)重；

3）2013年‘8·16’洪水在樁號(hào)0+050.2～0+ 082.4 m區(qū)域內(nèi)，上下游壩坡發(fā)生了滑坡現(xiàn)象。

3.2 溢洪道存在的主要問題

1）現(xiàn)狀倒U形堰體布置導(dǎo)致堰前水位增高，不利于大壩安全，搶險(xiǎn)過程中已進(jìn)行部分拆除。

2）挑流消能尾坎底部出現(xiàn)沖坑。

4 加固設(shè)計(jì)

泡子沿水庫(kù)工程規(guī)模為?。á颍┬退畮?kù)，工程等別為Ⅴ等。主要建筑物5級(jí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年。

4.1 大壩加固設(shè)計(jì)

1）大壩加固

為保證水庫(kù)安全，大壩需培厚加固,以不改變壩頂高程為基礎(chǔ)。根據(jù)現(xiàn)狀放緩大壩上下游坡度，大壩加固采用上游邊坡坡比1.0∶3.0，下游邊坡坡比為1.0∶2.5。應(yīng)用《理正分析計(jì)算軟件》進(jìn)行壩坡穩(wěn)定安全性計(jì)算，數(shù)據(jù)見表1。迎水坡采用塊石護(hù)坡，背水坡采用植物護(hù)坡，為保證下游培厚填筑施工作業(yè)面寬度，盡量減少對(duì)原壩土的擾動(dòng)，壩頂寬取4.0 m，上游塊石護(hù)坡厚取40 cm，塊石護(hù)坡底部分別鋪20 cm碎石及10 cm粗砂反濾。

壩坡滲流應(yīng)用《理正滲流分析計(jì)算軟件》中滲流問題公式法計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 滲流分析計(jì)算成果

為降低浸潤(rùn)線和孔隙壓力，改變滲流方向，防止?jié)B流出逸處產(chǎn)生滲透變形，保護(hù)壩坡土不產(chǎn)生凍脹破壞，此次除險(xiǎn)加固設(shè)貼坡排水。貼坡排水頂高程應(yīng)由壩體浸潤(rùn)線最大出溢點(diǎn)高程加1.50 m防護(hù)安全超高確定。經(jīng)計(jì)算，背坡壩腳最大逸出點(diǎn)高度為1.38 m，則貼坡排水高程y=10+1.38+1.5= 12.88 m，最終確定貼坡排水高程為12.9 m。

2）滑坡段處理設(shè)計(jì)

針對(duì)大壩滑坡區(qū)域進(jìn)行開挖，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè),暫定開挖底面高程為12.7 m。全部清除質(zhì)量較差土層，開挖邊坡為1.0:3.0，在壩軸線處設(shè)回填結(jié)合槽，槽寬2.0 m，槽深底部1.0 m，側(cè)向2.0 m（水平）。

回填土質(zhì)為粘土，回填土料要求含水率控制在19%～24%，機(jī)械壓實(shí)鋪土厚度25～30 cm（壓實(shí)后為17～22 cm），結(jié)合槽采用人工夯實(shí)，其鋪土厚度為15 cm（夯實(shí)后為9～10 cm）。

4.2 溢洪道加固設(shè)計(jì)

由于現(xiàn)狀堰體已部分拆除，為了確保水庫(kù)大壩與下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全，經(jīng)論證，確定降低該庫(kù)汛限水位，由現(xiàn)狀19.75 m降至18.75 m，對(duì)溢洪道進(jìn)口控制堰體型式進(jìn)行修改。以最高洪水位21.25 m不變，修改溢洪道進(jìn)口型式。

設(shè)計(jì)選用堰形為平頂堰：式中：m——堰流流量系數(shù)，m=0.385；ɡ——為重力加速度；ε——堰流側(cè)收縮系數(shù)，ε=1-0.2ζkH/b，ζk為邊墩系數(shù)，取ζk=0.7；b——溢洪道堰頂進(jìn)口寬度，m；H——最高洪水位-汛限水位=2.5 m；Q——最大泄量84.61 m3/s。

依據(jù)各已知量計(jì)算求得b=13.10 m。

5 結(jié) 語(yǔ)

撫順市清原縣泡子沿水庫(kù)水毀加固按此設(shè)計(jì)施工，已于2015年施工完成并通過驗(yàn)收，并安全度過一個(gè)汛期，減少災(zāi)害的發(fā)生。民生水利工作全面加強(qiáng)，防汛能力進(jìn)一步提升，保障城鄉(xiāng)群眾用水需求。

［1］SL252-2000,水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］GB50201-94，防洪標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］SL274-2001，碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］SL/T191-96，水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［5］DL/T5057-1996，水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［6］SL253-2000，溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

TV62+1

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1002－0624（2016）12－0006－02

2016-03-02