墙夼水库除险加固工程新建溢洪闸方案优选

王境之 ，李继业 ，臧运存

(1.诸城市墙夼水库管理局，山东 诸城 262300，2.诸城市石门水库管理局 山东 诸城 262300)

墙夼水库是山东省重要的大型水库，也是全省为数不多的几座无闸控制的大型水库之一，且该水库为东西连环库，水库调洪计算较为复杂。该库坝址又处于地震动峰值加速度0.2g区，相应地震烈度8度。该水库的除险加固工程方案的比选在山东省水库加固中具有代表性，而溢洪闸工程加固方案是整个工程加固设计的关键和重点，本文通过溢洪道加固方案及对枢纽加固总投资的影响分析，提出了经济合理的加固方案。

1 工程概况

墙夼水库位于诸城市枳沟镇墙夼村西南，潍河干流上游，水库工程建于1959年10月，1960年8月竣工蓄水，是一座以防洪、灌溉为主，结合养殖、发电等综合利用的大(2)型水库，控制流域面积656km2。“三查三定”核定水库百年一遇洪水设计，PMP洪水校核，总库容 3.28亿 m3，兴利库容 8500万 m3，死库容194万m3。主要包括东库大坝、西库大坝、溢洪道、东库放水洞、西库放水洞、水电站等部分。由于水库始建标准低，工程质量差，水库蓄水后，仅进行了局部维修和加固，一直带病运行，2007年4月经安全鉴定，被评定为险库，属三类坝，同年，被列入国家病险水库除险加固专项规划。

2 水库存在的主要病险问题

经安全鉴定，墙夼水库主要存在以下病险问题：东、西坝防浪墙基础均未与防渗体紧密连接，水库防洪能力不满足规范要求；坝基存在严重的渗透变形问题；坝壳砂砾石相对密度低，存在地震液化可能。放水洞浆砌石廊道与坝体间存在接触流失问题，危及大坝安全等。溢洪道基岩风化破碎，抗冲能力低，无消能工，退刷破坏严重，现有防冲设施不满足要求。溢洪道未设闸，不能充分发挥工程防洪效益。溢洪道交通桥标准低，砼构件碳化、裂缝严重，钢筋裸露、锈蚀，桥台沉降变形。东、西库连通沟低水位时过水断面不足，交通拱桥标准低。溢洪道工程不能安全运行。

3 溢洪闸加固方案分析

3.1 溢洪道建闸控制的必要性

墙夼水库是峡山水库的上游水库，大坝的安全与否对下游沿河人民生命财产的安全起着至关重要的作用。鉴于溢洪道的重要性及其存在的工程问题，急需对溢洪道进行加固处理，末端增加消能设施。因此，拟定以下两个方案进行比较。

3.1.1 不建闸方案与建闸方案比较

1）不建闸方案。根据溢洪道现状情况，不新建溢洪闸，维持开敞式溢洪道，根据调洪计算成果，工程布置如下：原溢洪道交通桥拆除，于桥址处新建8跨13m的交通桥，桥面净宽7m，人行道宽1m，总宽9m。荷载等级为公路Ⅱ级。原溢洪道子槽拆除，新建钢筋砼泄槽。溢洪闸上游引水渠段底宽100m，长190m，渠底高程为98.50m，桩号为0-190～0+000。其中0-100～0-40范围内渠底采用M10浆砌石护砌，0-40～0+000范围内渠底采用钢筋砼铺盖，厚0.3m。两岸边坡采用M10浆砌石挡土墙护砌。0+000～0+079为钢筋砼泄槽段，泄槽底宽 100m，0+000～0+044段底坡 1:100，0+044～0+079段底坡 1︰10，边墙为钢筋砼扶壁式挡土墙及钢筋砼悬壁式挡土墙，墙顶至溢洪道顶部采用喷射砼护砌，泄槽末端接挑流鼻坎，鼻坎反弧半径 25m，转角 25°，后为冲坑段，出水渠边墙采用M10浆砌石结构。

2）建闸方案。根据溢洪道现状情况，拟在溢洪道上新建溢洪闸进行控制，并于闸上新建交通桥。工程布置详见推荐方案（五孔闸方案）的工程布置。水库建闸后控制溢洪道20年一遇洪水下泄流量为786m3，50年一遇洪水下泄流量为 1000m3，超过 50年一遇洪水，为确保大坝安全，溢洪闸闸门敞泄。

3.1.2 蓄水量比较

诸城市是在改革开放中迅速崛起的新兴城市，用水量呈逐年增加的趋势，远期城市用水不满足要求，在水资源十分宝贵的今天，建闸后水库可以抬高1m的汛后水位，增加蓄水量近 2000万 m3，相当于增加一个中型水库，可增加效益360万元。

3.1.3 两方案经济技术比选（见表1）

表1 溢洪道方案比较表

为充分发挥水库效益，在确保水库安全的情况下尽量减少水库行洪下游河道的压力，保护水库下游人民的生命财产安全，充分合理的利用水资源，经过以上经济技术比较，本次设计选用建闸方案。

3.2 建闸方案拟定

1）方案一：7孔闸方案：总净宽70m，闸底板高程98.20m，每孔净宽10.0m；

2）方案二：5孔闸方案：总净宽50m，闸底板高程95.50m，每孔净宽10.0m；

3）方案三：3孔闸方案：总净宽36m，闸底板高程93.50m，每孔净宽12.0m。

3.3 泄流能力及洪水调节计算（见表2、3、4）

表2 水库设计洪水调节计算成果表（7孔闸）

表3 水库设计洪水调节计算成果表（5孔闸）

表4 水库设计洪水调节计算成果表（3孔闸）

3.4 建闸方案布置

1）方案一：在开敞式溢洪道上新建7孔溢洪闸，溢洪闸包括上游引水渠，闸室段，下游泄槽段，挑流消能段和下游河岸防冲护砌段。闸底板高程98.20m，闸墩顶高程108.80m，上游引水渠长 174m，闸室段长16.0m，下游泄槽段长45m，挑流段长22m。闸墩顶设钢筋砼排架，机架桥顶高程113.80m，闸室下游端设5跨交通桥，交通桥净跨10m，桥面净宽7.0m。可比项投资：902.8万元。

2）方案二：在开敞式溢洪道上新建5孔溢洪闸，溢洪闸包括上游引水渠，闸室段，下游泄槽段，挑流消能段和下游河岸防冲护砌段。闸底板高程95.50m，闸墩顶高程 108.80m，上游引水渠长 174m，闸室段长16.0m，下游泄槽段长79.0m，挑流段长11.30m。闸墩顶设钢筋砼排架，机架桥顶高程115.20m。闸室下游端设5跨交通桥，交通桥净跨10m，桥面净宽7.0m。可比项投资：1050.9万元。

3）方案三：在开敞式溢洪道上新建3孔溢洪闸，溢洪闸包括上游引水渠，闸室段，下游泄槽段，挑流消能段和下游河岸防冲护砌段。闸底板高程93.50m，闸墩顶高程 108.80m，上游引水渠长 174m，闸室段长16.0m，下游泄槽段长 85.0m，挑流段长 15.5m。闸墩顶设钢筋砼排架，机架桥顶高程116.30m。闸室下游端设3跨交通桥，交通桥净跨10m，桥面净宽7.0。可比项投资：1178.5万元。

3.5 方案比较（见表5）

表5 溢洪道建闸三方案比较表

在表5三个方案中，方案一闸门挡水0.3m，挡水太低，对中小洪水的控制能力太差；方案三闸门挡水5.0m，挡水最高，但是闸墩高度太高对结构抗震最不利。在满足建闸要求的前提下本次设计选用投资适中的方案二。

4 溢洪闸加固设计主要技术参数

原溢洪道交通桥拆除，于桥址处新建溢洪闸，溢洪闸上游引渠段底宽56m，长250m，其中靠近铺盖段的60m范围内渠底采用M10浆砌石护砌，两岸山坡采用M10浆砌石护砌。闸室上游两侧做圆弧翼墙，墙顶高程108.8m，形成裹头，墙身伸入两侧山体基岩内，与两侧山体挡墙相连接，形成一个完整的防渗体系。闸室采用水平防渗，水平铺盖长30m，厚0.5m，底板高程95.50m。闸室边墩用粘土回填，顶宽2m，边坡1:1，与两侧坝体连接。新建溢洪闸为钢筋砼结构，共5孔，每孔净宽10m，总宽56m。闸室总长16m，闸底板顶高程95.5m，底板采用分离式结构。大底板宽5.5m，厚1.5m，小底板宽 6.0m，厚 0.8m，闸墩顶高程108.8m，闸墩上游端为流线形，下游端为半圆形。工作闸门采用平板钢闸门，检修闸门采用叠梁式平面钢闸门。机架桥顶高程115.2m，上设启闭机房，为减轻结构自重，有利于抗震稳定，机房采用钢筋砼框架、彩板围护的轻型结构，闸上游设检修便桥，宽1.5 m。机架桥的下游设交通桥，为简支板型式，桥面顶高程108.8m，净宽7.0m，交通桥中心线与坝轴线一致。 闸室两侧建有桥头堡，砖混结构，条形基础，共2层。

溢洪闸后接钢筋砼泄槽段，泄槽底宽56m，0+000～0+044 段底坡 1:100，0+044～0+079 段底坡 1∶10，边墙为钢筋砼扶壁式挡土墙及钢筋砼悬壁式挡土墙，泄槽末端接斜挑流鼻坎，经多次模型试验，确定鼻坎反弧半径25m，转角 25°，坎顶高程 92.97m，后为冲坑段，出水渠边墙采用M10浆砌石结构。

5 结 语

水库加固设计中，溢洪闸工程是整个枢纽工程的关键和重点，它与大坝加固方案相互影响，相互制约，不仅影响工程的加固效果与加固投资，还直接关系水库泄洪对下游沿河及库区的淹没影响，应多方案综合分析比较后确定最佳方案。