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小型水庫除險加固工程措施探討

2017-05-30 22:26:02唐玲玲
企業(yè)科技與發(fā)展 2017年2期
關(guān)鍵詞:小型水庫除險加固

唐玲玲

【摘 要】文章以某水庫為例,首先描述了水庫的工程概況、水文及工程地質(zhì)情況,然后對該水庫除險加固的必要性和迫切性進(jìn)行分析,并提出了用于大壩除險加固的具體措施,最后總結(jié)了水庫除險加固達(dá)到的效果,拋磚引玉,供同行借鑒。

【關(guān)鍵詞】小型水庫;除險加固;大壩施工;放水設(shè)施施工

【中圖分類號】TV697 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688(2017)02-0064-03

1 工程概況

某水庫1991年水文復(fù)核集雨面積為0.54 km2,總庫容為13.75萬m3。20年一遇設(shè)計洪峰流量為14.62 m3/s,200年一遇校核洪峰流量為20.25 m3/s。水庫正常蓄水位為100.60 m,設(shè)計洪水位為102.44 m,校核洪水位為102.07 m。該水庫距容城約10 km,地理位置為東經(jīng)110°35',北緯22°55',水庫建于1954年10月,1955年2月竣工投入運(yùn)行,是一座以灌溉為主的?。?)型水庫。水庫壩址上游控制集雨面積為0.54 km2,正常蓄水位為100.6 m,水庫總庫容為13.75萬m3,興利庫容為8.6萬m3,設(shè)計灌溉面積約33.33 hm2(500畝)農(nóng)田。水庫樞紐建筑物主要由大壩、溢洪道、梯級放水涵管組成,大壩為黏土心墻壩,現(xiàn)壩頂高程為102.6 m,最大壩高12.6 m,壩頂長度為49 m,現(xiàn)大壩內(nèi)外坡比均為1∶1.8左右。大壩內(nèi)坡無護(hù)坡石,由于年久受庫水和雨水沖刷已不平整,形成坑、溝。大壩外坡無排水溝,濾水堆也殘缺不整。壩頂有一條簡便的人行道路,由于運(yùn)行多年,加上壩體沉陷,壩頂已凹凸不平,直接威脅大壩安全。開敝式溢洪道位于大壩右側(cè)山體,在山體開挖而成,堰頂高程為100.6 m,堰寬2 m,泄槽段接山坡尚有10 m左右的高差,該溢洪道普遍寬度為2 m,未襯砌邊坡,有部分崩塌,嚴(yán)重影響水庫溢洪和安全運(yùn)行。梯級放水涵管位于大壩左側(cè),放水涵管位于壩肩與山體結(jié)合處的山體上,放水級道位于山體上。受當(dāng)時建筑材料限制,放水涵管出口橫斷面尺寸為0.15 m×0.20 m(寬×高)的小洞口,放水涵管為φ200 mm的瓦管,外包水泥、黃泥三合土,放水級道為采用石灰、黃泥、砂三合土澆筑,外用石灰水泥砂漿抹面。經(jīng)過50多年的運(yùn)行,外觀部分砌筑和批灰砂漿脫落,工程嚴(yán)重老化,放水涵管過小,無法進(jìn)入檢查工程的危險程度。排放不暢,嚴(yán)重影響大壩的安全運(yùn)行,必須采取措施進(jìn)行改造。該水庫距通往村莊的四級公路約2.5 km,其中只有1 km村道能通四輪后驅(qū)車,尚有1.5 km為人行小路不能通車,對防汛搶險和工程安全檢查極為不利。該水庫1991年水文復(fù)核集雨面積為0.54 km2,總庫容為13.75萬m3。20年一遇設(shè)計洪峰流量為14.62 m3/s,200年一遇校核洪峰流量為20.25 m3/s。水庫正常蓄水位為100.60 m,設(shè)計洪水位為102.44 m,校核洪水位為102.07 m。本次除險加固設(shè)計按《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL 252—2000)規(guī)范規(guī)定,本水庫工程等別屬Ⅴ等,工程規(guī)模為?。?)型,永久性水工建筑物級別主要建筑物為5級,次要建筑物為5級,水庫設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇。經(jīng)復(fù)核,本水庫集雨面積為0.54 km2,總庫容為13.14萬m3,興利庫容為8.6萬m3,死庫容為0.03萬m3。20年一遇設(shè)計洪峰流量為13 m3/s,200年一遇校核洪峰流量為18 m3/s。水庫正常蓄水位為100.60 m,設(shè)計洪水位為102.16 m,校核洪水位為102.65 m。

2 水庫除險加固的必要性

該水庫建于1954年10月,1955年2月竣工投入運(yùn)行,經(jīng)過幾十年的運(yùn)行,工程設(shè)施嚴(yán)重老化,主要存在問題如下:壩坡雨水沖刷嚴(yán)重,壩內(nèi)坡無護(hù)坡,壩體單薄,壩頂高程不夠,壩頂無防浪墻、放水級道砌體砂漿老化,殘缺崩塌;放水涵管過小并老化,不能放水,排水不暢、溢洪道沒有襯砌,無效能防沖設(shè)施;無進(jìn)庫道路、無管理房。水庫經(jīng)過50多年的運(yùn)行,樞紐工程設(shè)施老化,工程一直控制在低水位帶病運(yùn)行,處于危險狀態(tài),因此本次對水庫進(jìn)行除險加固是必要的。

按照水利部水建管〔2003〕271號文《水庫大壩安全鑒定辦法》的要求,2008年12月由某縣水利局組織對該水庫進(jìn)行了安全鑒定。安全評價承擔(dān)單位通過現(xiàn)場考察和收集工程運(yùn)行、觀測資料,結(jié)合勘探,對工程防洪安全、大壩質(zhì)量、大壩結(jié)構(gòu)、滲流穩(wěn)定、泄水建筑物安全等進(jìn)行了單項分析和評價,于2008年12月提交了大壩安全評價成果《水庫大壩安全評價報告》。2008年12月廣西某縣水利局主持召開了水庫大壩安全鑒定會議,專家組提出了《大壩安全鑒定報告書》,認(rèn)為該水庫大壩存在較嚴(yán)重的工程質(zhì)量問題,安全隱患多,不能按設(shè)計要求正常運(yùn)行,按《水庫大壩安全鑒定辦法》(水建管〔2003〕271號)和《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》(SL 258—2000)的規(guī)定,評價該水庫為三類壩。市水利局于2008年對該水庫進(jìn)行核查,同意三類壩鑒定結(jié)論。本次對水庫除險加固主要內(nèi)容如下:①內(nèi)、外壩坡培厚,加固修整;內(nèi)坡設(shè)砼護(hù)坡;外坡種植草皮護(hù)坡,設(shè)縱橫向排水溝,壩腳設(shè)排水棱體,壩頂設(shè)防浪墻。②完善溢洪道。③新開進(jìn)庫上壩公路。④新建管理房。因此,對該水庫進(jìn)行除險加固是非常有必要的。

3 工程地質(zhì)及水文情況

水庫的水系從庫區(qū)經(jīng)垌心坡、黎讀橋歸入繡江,屬繡江的二級支流。水庫位于低山丘陵地形地貌區(qū),山地峰頂高程為100~150 m,丘陵地面高程為60~90 m。地形受構(gòu)造和地層巖性的影響顯著,山脈走向,谷地延展的方向及水系的分布方向多與構(gòu)造線相一致,一般背斜成山,向斜成丘。水庫區(qū)出露地層有二迭系茅口階(P1m)砂頁巖和第四系殘坡積(Qedl)層。地質(zhì)構(gòu)造簡單,巖層為單斜構(gòu)造單元,巖層走向北東,傾向南東,傾角為5°~20°。為單斜地層構(gòu)造單元。庫區(qū)未發(fā)現(xiàn)區(qū)域構(gòu)造斷裂通過,近壩庫岸未發(fā)現(xiàn)大型塌滑現(xiàn)象,庫岸穩(wěn)定?;鶐r裂隙水和孔隙水分別賦存于巖、土層中,均屬潛水?;鶐r裂隙水在兩岸山體內(nèi)受大氣降水補(bǔ)給后,賦存于基巖風(fēng)化層及構(gòu)造裂隙中,就近向溪溝排泄再匯流入水庫。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)域圖》(GB 18306—2001),工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05 g,對應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度,地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45 s。庫區(qū)出露地層主要為二迭系茅口階(P1m)砂頁巖和第四系殘坡積(Qedl)層。分述如下:殘坡積(Qedl)為黃色、灰黃色、紅黃色粉質(zhì)黏土,稍濕~濕,硬塑~堅硬狀態(tài),一般含風(fēng)化碎屑,含量為15%~25%,分布于土丘、斜坡及坡腳,厚度為1.5~3.0 m。二迭系下統(tǒng)茅口階(P1m)為灰色、灰黃色、暗紅色薄層~中厚層狀泥質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)頁巖,含煤層(線),微層理普遍發(fā)育,砂巖及砂質(zhì)頁巖均為夾層出現(xiàn)。塊石料可用容州鎮(zhèn)甲根田采石場的石料,運(yùn)距為12 km,石料巖性為砂礫巖,新鮮飽和抗壓強(qiáng)度為40~60 MPa,儲量豐富,質(zhì)量滿足技術(shù)要求。

該水庫距容城約10 km,地理位置為東經(jīng)110°35′,北緯22°55′,屬珠江水系北流河的支流河上游的一支流。水庫壩址以上控制集雨面積為0.54 km2,壩址以上河流長0.86 km,平均坡降為98‰。水庫流域?qū)儆趤啛釒У貐^(qū),氣溫直接受西江流域的影響,同時也受內(nèi)地山區(qū)影響。多年平均氣溫為20.4 ℃,月平均最高氣溫為28.3 ℃,月平均最低氣溫為11 ℃,極端最高氣溫為36.7 ℃,極端最低氣溫為0.7 ℃。根據(jù)氣象站多年的完整資料統(tǒng)計,多年平均相對濕度為81%,多年平均相對最小濕度為9%。查該地區(qū)降雨量等值線圖,多年平均降雨量為1 700 mm,多年平均徑流深為935 mm,計算得水庫多年平均來水量為50萬m3。

設(shè)計暴雨計算:由于水庫沒有實測年最大1 h、6 h和24 h暴雨資料,因此其降雨量均值及Cv值直接用等值線圖結(jié)果。

設(shè)計洪水:由于水庫流域內(nèi)無實測洪水資料,根據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)定,本次洪水復(fù)核采用由暴雨推求設(shè)計洪水的方法進(jìn)行。

調(diào)洪演算:按復(fù)核的設(shè)計洪水成果,根據(jù)水庫泄流曲線及水位與庫容關(guān)系曲線進(jìn)行調(diào)洪計算,調(diào)洪演算采用輔助曲線法進(jìn)行。

4 水庫加固的具體措施

4.1 大壩加固設(shè)計

大壩為黏土心墻壩,壩長528 m,頂寬10 m,最大壩高8.0 m,內(nèi)坡比自上而下為1∶2.87、1∶1.82,為草皮護(hù)坡。外坡坡比為1∶1.57,為草皮護(hù)坡,外坡壩腳無反濾體。

4.2 溢洪道加固設(shè)計

本次除險加固結(jié)合溢洪道現(xiàn)狀,在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建完善。設(shè)計溢洪道為漿砌石結(jié)構(gòu)。溢洪道進(jìn)口底高程為100.60 m,長7.5 m,進(jìn)口最小寬度為2 m。溢洪道泄槽寬2 m,為一級陡坡。泄槽陡坡水平投影長度為59 m,底坡為1∶24.47,泄槽陡坡出口接自然山坡。為滿足大壩的防洪搶險要求,根據(jù)工程的總體布置擬在溢洪道(樁號0+013.00~0+017.00)上建造一座交通橋。交通橋采用現(xiàn)澆平板橋,按汽車-10級設(shè)計,橋面寬4 m,凈跨度為2 m。

4.3 新建進(jìn)庫上壩公路

水庫離進(jìn)村四級公路2.5 km,其中1 km為簡便進(jìn)村道路,晴天可通農(nóng)用運(yùn)輸車,有1.5 km為田間小路,不能通車。為了便于開展水庫防汛搶險工作,現(xiàn)設(shè)計沿山邊開挖一條路面寬4 m的進(jìn)庫上壩公路,公路全長2 km,路面鋪設(shè)0.2 m厚的泥結(jié)石,路背開通排水溝,以便防汛搶險。

4.4 管理用房

為了便于水庫管理,改善防汛值班人員的工作條件,現(xiàn)設(shè)計在大壩右端山體建設(shè)管理房1間,供貯備防汛物資和管理人員居住,管理房屋面積為15 m2,為磚混結(jié)構(gòu)建筑。

5 加固后的效果

本水庫設(shè)計灌溉面積約800 hm2(1.2萬畝),由于渠道工程老化嚴(yán)重、水庫存在較大險情隱患,水庫降低水位運(yùn)行,目前實際灌溉面積約266.67 hm2(0.4萬畝)。除險加固項目完成后,水庫可恢復(fù)正常蓄水,灌區(qū)可恢復(fù)灌溉面積約300 hm2(0.45萬畝),其中水稻約166.67 hm2(0.25萬畝),甘蔗約133.33 hm2(0.2萬畝)。本水庫除險加固項目工程靜態(tài)總投資為77.25萬元,項目實施后,將新增年灌溉效益67.5萬元。水庫除險加固完成后,社會效益顯著:首先,解除了工程存在的險情,確保下游人民群眾生命財產(chǎn)的安全;其次,保證了水庫蓄水,滿足灌區(qū)農(nóng)田和當(dāng)?shù)厝诵箫嬎挠盟枨螅辉俅?,有力地保障?dāng)?shù)厣鐣姆€(wěn)定,有效地促進(jìn)庫區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

6 結(jié)語

通過對大壩進(jìn)行壩坡加固、溢洪道加固、上壩道路加固等一系列除險加固措施,該水庫恢復(fù)了防洪、灌溉、供水、養(yǎng)殖等正常使用功能,保障了下游人民生命財產(chǎn)安全,并充分發(fā)揮工程灌溉、供水等效益,取得了良好的成效,并發(fā)揮了較大的社會效益。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]黃榮衛(wèi).低彈模混凝土防滲墻在土石壩工程中的應(yīng)用[J].大壩與安全,2006(3).

[2]陳理達(dá),羅素芬.堤防工程防滲墻塑性混凝土配合比試驗研究[J].廣東水利水電,2008(1).

[3]張發(fā)華.我國水電站大壩安全現(xiàn)狀[J].大壩與安全,1987

(1).

[責(zé)任編輯:陳澤琦]

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