东升水库除险加固工程措施简述

2014-08-15畅海燕

山西水利 2014年4期

畅海燕

（运城市水利勘测设计研究院，山西运城 044000）

1 工程概况

东升水库位于芮城县西陌镇北4km处的东升村是一座以防洪、灌溉为主的小（一）型水库。设计灌溉面积666.7hm2，保护范围包括东升、东滑等12个村6500人、533.3hm2耕地以及风平公路等。原设计防洪标准为100年一遇设计，300年一遇校核。总库容155万m3。水库枢纽工程由大坝、溢洪道、卧管及放水涵洞四部分组成。

2 存在问题

2009年12月，经省水利厅组织核查，鉴定该坝为Ⅲ类坝，主要存在以下问题：一是坝体填土质量较差，大坝上游没有护砌，坝坡有裂缝及塌坑，左岸坝肩有塌陷，下游坝坡无排水设施且有冲沟。二是溢洪道涵洞断面太小，无法满足行洪要求。三是灌溉涵洞部分倒塌，不能正常运行。四是水库无渗流、位移、降雨量、库水位、洪水预报等必要的工程及水文观测设施。

3 除险加固措施

3.1 大坝加固设计

3.1.1 现状大坝渗流及抗滑稳定分析

坝体浸润线逸出点的最大水力坡降为0.28，小于允许值0.47，坝基最大水力坡降为0.48，小于允许值0.5，判定坝体、坝基渗透均稳定。各种计算工况上游坝坡安全稳定系数均大于规范要求值的1.25，正常蓄水位及正常蓄水位+Ⅶ度地震计算工况下游坝坡安全稳定系数均小于规范要求值，判定下游坝坡不稳定。

根据判定结果，需对大坝进行加固处理。

3.1.2 上游坝坡防渗加固处理

现状上游坝坡最陡坡比为1∶2.2，且坝面存在多处裂缝及塌坑，直接影响大坝的安全运行。鉴于此，经对拟定断面比较及渗流与抗滑稳定计算，确定大坝上游坝坡坡比为1∶3。本次坝坡施工首先进行清基，清基厚度0.5m，将现有坝坡上的杂草灌木及腐殖土清除干净，然后将坝坡按设计断面进行适当补填及削坡。在坝坡补填及削坡的同时，对坝体上的孔穴、塌坑及裂缝全断面彻底挖除并重新回填黏土夯实，最后进行培厚处理。压实度不低于95%。坝坡整平后自上而下设30cm厚干砌石护坡，20cm厚砂砾石和15cm厚粗砂垫层，下铺二布一膜复合土工布，护坡坡脚伸入淤积层以下1.0m。

3.1.3 下游坝坡加固处理

现状下游坝坡最陡坡比为1∶1.8，本次对下游坝坡进行培厚放缓处理，分3段，高程25m以上坡度为1∶2.5，马道宽 2.5m；高程 25～13m 坡度为 1∶2.5，马道宽2.8m；高程13m以下坡度为1∶3，下游坝坡采用草皮护坡。

为防止暴雨冲刷坝肩和下游坝坡，将水排至坝脚外，在下游坝坡与岸坡结合处布设横向排水沟，在下游两处马道各设一纵向排水沟，并与坝坡横向排水沟相连。排水沟采用现浇C20混凝土结构，纵、横向排水沟均为矩形，横断面尺寸0.3m×0.3m，侧墙及底板厚0.1m，每隔4m设一道伸缩缝，缝内采用聚氯乙烯胶泥填塞，表层2cm采用1∶1∶4沥青水泥砂浆封口。下游坡脚纵向排水沟为梯形，底宽0.5m，高0.5m，边坡1∶1，厚0.3m。台阶布置于下游坝坡桩号0+090处，宽1m，为现浇C15混凝土结构。

为将浸入的水引入下游，降低坝身浸润线，防止渗透破坏，增加下游坝坡稳定性，坝下游坡脚增设贴坡排水，坝坡按设计断面整平后自上而下设30cm厚干砌石，30cm厚砂砾石和30cm厚粗砂垫层，砌筑石块应紧密嵌紧。

3.2 溢洪道改造设计

溢洪道为竖井式，竖井进口桩号0+028，暗渠段紧邻沿山公路，位于其右侧。距进口28m处出现淤泥堆积，垮塌现象，暗渠段侧墙不满足公路荷载，坍塌损毁严重，溢洪道无法正常泄洪，急需改造。

经实地量测及方案比较，本次设计方案为：0+000—0+028段维持原线路，按设计断面修复衬砌，并将竖井进口拆除回填夯实，回填土压实度不小于95%，原竖井处溢洪道底板以下2m用M7.5水泥砂浆砌块石回填，与本次修复衬砌同时进行。0+028—0+253为改线段，位于原溢洪道暗渠右侧，左侧墙距原涵洞右侧墙5m。0+253—0+345为原泄槽段，此段基本完好，只进行砌体勾缝。

溢洪道总长345m，0+038—0+182段为深挖方且芮城沿山公路通过，采用盖板涵，桥面净宽8.0m，盖板采用预制C25钢筋混凝土。其余为开敞式。

溢洪道由进口引渠段、控制段、泄槽段三部分组成。引渠段长16.0m，采用扭曲面与控制段相连，进口底宽14.0m，出口底宽3.5m。现状为土质渠道，为防止冲刷，采用M7.5水泥砂浆砌块石进行护砌。控制段长12.0m，断面为矩形，底宽3.5m，高3.5m，底板及挡土墙均采用M7.5水泥砂浆砌块石砌筑，底板衬砌厚度0.5m，挡土墙顶宽0.5m，底宽1.5m，基础厚0.9m，墙趾、墙踵长0.6m。泄槽段长317m，改线段过水断面为矩形，底板及侧墙均采用M7.5水泥砂浆块石砌筑，底板衬砌厚度0.5m，挡土墙顶宽0.5m，底宽1.5m，基础厚0.9m，墙趾、墙踵长0.6m。桩号0+028—0+247 段坡比 1∶100，底宽 3.0m，其中 0+028—0+043段，侧墙高 3.5～3.0m；0+043—0+247段侧墙高3.0m。0+247—0+253段为弯道，底宽3.0m，高3.0～1.3m。0+253—0+345段为原泄槽修复段，过水断面为矩形，底板及侧墙均采用M7.5水泥砂浆块石砌筑，底板厚度0.5m，挡土墙为直立，宽0.5m。泄槽段每隔15m设一道横向沉降缝，底板与挡土墙间设纵向沉降缝，缝宽2cm，缝内采用聚氯乙烯硬质泡沫板填塞，表层2cm采用1∶1∶4沥青水泥砂浆封口。为防止冲刷，在泄槽末端设长35m、宽13m的铅丝笼石段。

3.3 卧管设计

此次设计将卧管及消力池拆除重建，鉴于库内淤面抬升，卧管最低一级放水口须位于淤面以上。

卧管布设在大坝上游右侧岸坡，纵坡1∶2，卧管斜长41.59m，沿底板距顶部14m处设一道齿墙，以增加其稳定性。每级台阶高差0.5m，总高差21m，共布设36个台阶，第一级放水孔高程15.5m，通气孔一台高程31m。卧管断面为矩形，其断面尺寸为0.6m×0.7m（宽×高），底板及侧墙采用M7.5水泥砂浆砌块石砌筑，侧墙宽0.4m，基础厚0.4m，台管盖板为预制C20钢筋混凝土板，放水孔径200mm。卧管轴线与涵管轴线夹角为60°。

为使水流平顺进入涵管，在卧管末端与涵洞连接处设消力池。池宽2m，长3.5m，高3.2m，涵洞低距池底1.1m。底板及侧墙采用M7.5水泥砂浆砌块石，池底板厚0.8m，侧墙顶宽0.6m，底宽1.9m，墙趾0.6m；池顶盖板为预制C25钢筋混凝土板，板厚30cm。

3.4 放水涵洞设计

放水涵洞为无压拱涵，纵坡1/250，底宽1.0m，高1.5m，砌石侧墙厚0.4m，砖拱顶0.3m，底板厚0.15m，经对原断面复核，过水流量满足设计要求。本次改造设计内容为：修复倒塌砌石侧墙；底板采用现浇C20混凝土衬砌，厚0.1m，底板每隔5m设一道横向伸缩缝，缝宽2cm，侧墙及拱圈采用M10水泥砂浆抹面（厚2cm）。施工时，底板、侧墙需凿毛，表面清洗干净后进行混凝土浇筑、抹面等。

3.5 大坝观测工程设计

大坝表面变形观测包括坝面沉降和水平位移观测。观测横断面共设3个，桩号分别为0+030，0+060和0+090。每个横断面设4个观测点，上游坝坡正常蓄水位以上1个，下游坝肩外3m处1个，下游坝坡两处马道各1个。大坝两岸测点的延长线布置2个起测基点，测点兼作水平位移和沉降位移观测测点。在下游1km范围内布设2个水准基点。