磨河水库除险加固工程设计简述

2012-04-14马巧娟

山西水利 2012年7期

马巧娟

（运城市盐湖区水务局，山西运城 044000）

1 工程概况

磨河水库位于运城市盐湖区东郭镇磨河村南磨里峪，属黄河流域涑水河水系，始建于1970年，1974年竣工蓄水，是一座以防洪为主、兼顾灌溉的小（二）型水库。总库容21.1万m3，控制流域面积9.7km2，设计灌溉面积120hm2，保护下游3个村庄6000人、333hm2耕地及环城高速等。工程区所处地貌属于中条山系构造剥蚀地形，“V”字形沟谷中，两岸山势较陡，坝址处左岸谷坡比右岸较陡，两岸基岩裸露。河道内为卵石及漂砾，除库区岩石裂隙较发育外，未发现较大的地质构造。

水库枢纽工程由大坝、冲沙洞和放水涵洞三部分组成。大坝为浆砌石重力坝，最大坝高25m，坝顶宽3m，坝顶总长62m，其中：溢流段长32m，非溢流段长30m。溢流坝位于大坝左侧，溢流面为曲线，顶高程为498m。大坝上游面垂直，下游坡比1∶0.45。非溢流坝顶上游设防浪墙，高1.2m。冲沙洞位于大坝左岸，断面为城门洞形，尺寸1.2m×1.8m，进口底高程477.48m。放水涵洞位于大坝右侧，断面为城门洞形，尺寸为1.2m×1.8m，进口底高程483.20m，洞内铺设直径为350mm放水钢管，首部采用闸阀控制。

2 存在隐患

大坝工程从1974年运行至今，库区淤积、坝体及右坝肩渗漏问题严重。2011年8月，经山西省水利厅水利管理处组织核查，鉴定该坝为三类坝，主要存在以下问题：

第一，大坝坝体单薄，抗滑稳定不足，应力不满足规范要求。

第二，坝顶砌体局部破损，坝体背水面浆砌石砂浆有脱落现象，水库右坝肩及坝体渗漏严重。

第三，冲沙洞进口没有控制设施，淤积严重。

第四，放水涵洞砌体局部损坏，钢管及闸阀锈蚀严重。

第五，上坝道路不畅，缺乏必要的管理设施。

第六，卧管已坏，冲沙洞闸门堵死，启闭机损坏，不能正常使用，放水洞钢管及闸阀锈蚀严重，影响正常放水。

3 加固内容

3.1 非溢流坝段坝体下游加厚

在坝顶（499.2m）下游侧加宽1m，在498.334m高程处设坡，直立面高86.7cm，坡比1∶0.75，在480.3m处设马道，马道宽1.0m，480.3m以下坡比1∶0.75。加厚采用C10细石混凝土砌块石结构。为保证加厚坝体与原坝体很好地结合，砌筑前先将原砌石面凿毛并冲洗干净，然后在下游坝坡布置锚筋，锚筋采用梅花形布置，孔径4cm，孔深100cm，孔距100cm，最后在砌筑面铺一层M10水泥砂浆，锚筋采用直径为20mm的Ⅱ级钢筋，每根长150cm，锚筋头部为劈头形，灌浆水泥砂浆中掺加12%～15%微膨胀剂。为保证加厚坝体与坝肩及坝基很好地结合，加厚坝体砌筑前应将坝肩及坝基结合面彻底清除并开挖至新鲜基岩，厚1.0m，并在新结合面浇筑0.5m厚C20混凝土。

3.2 溢流坝段坝体下游加厚

在坝体下游加宽1m，497.5m高程以下设坡至482.0m高程，坡比为1∶0.75，之后设挑流鼻坎，反弧半径为5m，挑射角为25°，挑流鼻坎顶高程480.598m。加厚坝体采用C10细石混凝土砌块石结构，溢流面为现浇C20钢筋混凝土结构，厚0.3m。加厚施工方法同非溢流坝段。

3.3 防渗加固方案

本次设计对坝体、坝肩及坝基采用全断面帷幕灌浆方法。

第一，灌浆孔位于坝顶，中心线与原坝顶中心线重合，总长67.5m。采用单排三序布置，孔径60mm，终孔间距1.5m。非溢流坝段灌浆从坝顶开始，溢流坝段灌浆从溢流堰顶开始。灌浆孔伸入坝肩及坝基3m，遇灌溉洞及冲沙洞时，孔底距洞顶应不小于1.5m。

第二，根据《水工建筑物水泥灌浆技术规范》，采用水泥标号强度等级42.5以上的灌浆材料，进行全孔分段自上而下分段灌浆，每段5m。

灌浆压力应通过试验确定，坝体灌浆应以不抬动坝体砌石为原则，砌石坝体内压力为0.2～0.25MPa，可通过现场灌浆试验确定，灌溉洞及冲沙洞周围灌浆应观察洞内出浆情况。坝肩及坝基灌浆压力应以不掀动基岩表面岩石为原则，根据现场试验确定。

第三，每个灌浆段结束必须满足压力、注入率及持续时间的要求。采用自上而下帷幕灌浆时，在规定灌浆压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min，或者不大于1L/min时，继续灌注90min，灌浆即可结束。灌浆结束后，应采用全孔灌浆封孔法封孔。

第四，压水试验要求按《水利水电工程钻孔压水试验规程》实施，认真做好各个不同钻孔阶段的压水试验，包括先导孔、各序灌浆孔及检查孔，根据岩石透水性指导灌浆，检查灌浆质量。先导孔、灌浆孔可采用单点法，检查孔要求采用五点法的试验方法。

此次帷幕灌浆共布置灌浆孔46个，孔深6～28m，总进尺773m，灌浆727m。

3.4 冲沙洞改造

冲沙洞位于大坝桩号0+038处，本次改造首先采用现浇C20钢筋混凝土将冲沙洞进口封堵，然后在洞内铺设直径为1000mm的钢管，管道出口设球阀控制。钢管壁厚12mm，长22.07m，钢管下每隔5m左右设M7.5水泥砂浆砌砖支墩，支墩高度0.3m，宽0.37m，长0.56m；钢管出口安装两个球阀，上游为检修阀，下游为工作阀，中间为伸缩器，球阀型号为BQ347X-10，伸缩器型号为SSQ-Ⅱb-1.0，直径均为1000mm；进口封堵钢筋混凝土板厚0.5m，施工前沿墙体四周设锚筋，使堵板与坝体连为一体，同时对冲沙洞进口进行清淤，清淤长度80m，从上游至洞口纵坡1/10，清淤横断面为梯形，底宽3m，边坡比为1∶1。

3.5 放水涵洞改造

放水涵洞位于大坝桩号0+026处，经多年运行，放水涵洞砌体局部损坏，钢管及闸阀锈蚀严重，不能正常运行。本次改造先对损坏砌体进行拆除并修复，然后更换钢管及闸阀，钢管管径350mm，壁厚6mm，长14m；钢管下每隔5m左右设M7.5水泥砂浆砌砖支墩，支墩高度0.3m，宽0.24m，长0.4m；钢管出口安装两个球阀，上游为检修阀，下游为工作阀，中间为伸缩器，球阀型号为BQ347X-10，伸缩器型号为SSQ-Ⅱb-1.0，直径均为350mm；进口采用现浇C20钢筋混凝土封堵，板厚0.5m，施工前沿墙体四周设锚筋，使堵板与坝体连为一体，同时对放水涵洞进口进行清淤，清淤长度20m，从上游至洞口纵坡1/10，清淤横断面为梯形，底宽 3m，边坡 1∶1。