宫山咀水库除险加固研究

李春阳

(葫芦岛平山供水有限责任公司，辽宁 沈阳　125000)



宫山咀水库除险加固研究

李春阳

(葫芦岛平山供水有限责任公司，辽宁 沈阳125000)

【摘要】通过对宫山咀水库存在的病险进行分析，对水库大坝上下游护坡、溢洪道护坦混凝土、溢洪道下游消力池、溢洪道两侧挡墙、输水洞等进行了除险加固设计研究。

【关键词】水库病险； 除险加固；设计

1概述

随着我国水利建设事业的迅速发展,截至2010年，我国已建成各类水库8.7万座，其中小型水库8.6 万多座,大多数修建于20世纪50—70年代[1]。目前这些水库中约37000座属于病险水库，从统计资料分析可知，我国病险水库存在的病险问题主要体现在水库防洪标准低、抗震设防标准低、水库淤积、坝体稳定性差和局部强度不足、渗漏问题突出、材料和结构老化、金属结构和机电设备不能正常运转、安全监测设备老化失效等问题。由于大量病险水库的存在，严重制约了水库经济效益和社会效益的发挥；水库带病运行，一旦失事，将给人民生命财产安全带来严重灾害， 威胁到社会稳定和经济发展[2-4]。为此，本文对宫山咀水库除险加固过程中的一些方法措施进行了分析研究，意在为其他水库除险加固提供一些有益参考。

2工程概况

宫山咀水库位于辽宁省西部大凌河上游建昌县宫山咀乡，是以防洪为主，兼顾供水、发电、养鱼等综合利用的水利工程，属大(2)型水库。水库工程于1958年9月开工兴建，1960年大坝合龙截流，1976年竣工。主要建筑物有主坝、副坝、溢洪道、输水洞、电站等。

2.1加固前规模

水库设计洪水标准为100年一遇，设计洪水位75.05m，校核洪水标准为1000年一遇，校核洪水位77.95m。水库正常蓄水位73.70m。水库建筑物由大坝、溢洪道、输水洞、电站和引水建筑物等五部分组成。水库主坝为黏土心墙砂壳坝，心墙顶高程78.10m，坝顶高程80.10m，防浪墙顶高程81.40m，坝顶长度457.5m，坝顶宽度5.5m，最大坝高33.7m。溢洪道为直泄陡槽式，堰顶高程67.7m，堰顶净宽108m，设有9扇12m×6.5m的弧形钢闸门，最大泄量6562m3/s。第一输水洞为坝内埋管结构，进口高程54.00m，进口管直径为1.6m，出口管于0+137.5桩号处分为3条直径为1m的岔管。出口管底高程49m，最大泄量20.06m3/s。第二输水洞为开凿式隧洞，直径1.6m，最大泄量3.8m3/s。水库电站装机容量为3105kW。

宫山咀水库自1960年大坝合龙蓄水以来，1962年最高库水位达70.73m，1977年最高库水位达70.80m，1979年最高库水位71.65m，1984年最高库水位达72.68m，1996年最高库水位达73.36m。建库至今，由于限制蓄水，不曾出现正常蓄水位。上述低水位运行，主要是由于大坝存在质量问题和防洪标准偏低。

2.2原加固情况

水库在2001—2004年进行了第一次除险加固，由于当时初设时资金额度限制，只将大坝灌浆和扩建溢洪道两个主要项目列入设计，其他工程没有纳入加固工程，致使水库输水洞、主坝前后护坡、原6孔溢洪道护坦等仍留有工程隐患。

2.3此次加固情况

此次除险加固是在第一次除险加固的基础上，针对当时遗留的工程隐患以及新出现的问题，进行除险加固设计。

3加固方案设计研究

3.1水库隐患安全鉴定分析

a.主坝上、下游坝坡碎石干砌石由于风化冰冻和雨水浸蚀破碎严重，坝坡局部沉陷，坝坡戗台、台阶、排水设施年久失修，破损严重，严重影响到坝体安全，如不更换，有可能造成大面积滑坡。主坝左坝头应增设回车场，以满足防汛抢险运输的要求，以免防汛抢险时，影响防汛物资、设备的运输，给人身安全及经济带来不必要的损失。按照防汛要求库区应修建码头，以满足水库防洪、水质监测、水情观测等需要。

b.溢洪道存在的主要问题是溢洪道原有护坦由于当年施工原因和多年的冲刷，表面破损严重，有钢筋裸露，混凝土表面剥蚀、脱落严重，水库泄流时严重威胁溢洪道安全，溢洪道安全无保证，需维修加固。

溢洪道左右岸易被洪水冲刷，严重威胁大坝安全；溢洪道左岸临近水库管理局，为避免洪水时对人身财产造成严重损失，需在溢洪道左右岸修建浆砌石重力挡墙防护。溢洪道下游无消能工，建议新建下游消力池。

c.第一输水洞位于大坝桩号0+407处，与主坝斜交，为坝下埋管式涵洞，洞径1.8m，进口设有启闭塔，装有检修闸门和工作闸门，目前破损严重。输水洞闸门及启闭设备年久失修，漏水严重，对大坝安全运行产生严重威胁。输水洞出口尾水渠导墙破损，下游尾水渠两岸堤坝无防护设施，泄量大时，易冲毁导墙和堤坝，冲淹周围庄稼，给人身安全及经济带来不必要的损失。

3.2工程规划设计研究

a.坝体加固方案。原上、下游护坡砌石碎石高低不平，空隙率偏大，岩石风化严重，此次加固对上游干砌石护坡进行重新翻修，在修坡后的坝坡上浇筑8cm厚C10混凝土垫层，混凝土垫层需设排水孔，孔径不小于40mm，2m×2m梅花形布置。上游护坡采用80cm×80cm×40cm六棱体砌石预制块，用于六棱体砌石预制块的石料为天然级配的新鲜石料，最小块径10cm，最大块径40cm，每块预制块可裁石3~5块。预制块安装完毕后，预制块缝隙用水冲中粗沙，进行预制块缝隙的回填，确保缝隙密实。此次翻修范围为上游马道70.60m高程以上原设计坡比1∶2.0部分，翻修后坝坡仍为1∶2.0。下游根据实际情况，对碎石、干砌石护坡进行重新翻修，拆除原下游破碎风化不堪的护坡，重新铺设20cm厚护坡碎石。防浪墙采用大理石罩面，主坝左坝头修建回车场，大坝坝顶交通路面恢复，此次设计采用铺筑沥青混凝土路面的设计方案。副坝上游迎水面修建码头以及迎水面护坡防护工程。

b. 溢洪道工程。溢洪道原有护坦由于当年施工原因和多年的冲刷，表面破损严重，有钢筋裸露，混凝土表面剥蚀、脱落严重，水库泄流时严重威胁溢洪道安全，需维修加固。因溢洪道护坦底板破损严重，所以将原六孔溢洪道护坦拆除40cm，重新修建厚40cm的钢筋混凝土护坦，护坦建在强风化岩上。底板下设直径25mm锚筋，锚筋长3m，锚筋间距2.0m，面层配直径14mm、间距0.2m的钢筋网，锚筋下部插入岩石，上部与钢筋网焊接，护坦底板仍在原分缝处分缝，缝宽2cm，缝内填充沥青木板。

溢洪道泄槽是在原天然冲沟基础上开挖修整而成的，使泄槽底坡平顺，边坡连续，形成相对较为规则的、在平面上呈转弯收缩形式的泄槽，泄槽自控制段出口底宽125.2m，经60m长等宽直线段，开始转弯收缩，转弯半径为157m，转角37.5°，至桩号SA0+225处泄槽断面收缩至60m，泄槽底坡为0.05。泄槽两侧岩石开挖边坡为1∶0.5，覆盖层开挖边坡为1∶2。在桩号SA0+225以上泄槽右岸边坡已经采用浆砌石护坡，为避免泄槽右岸被洪水冲刷在桩号SA0+225以下再增设浆砌石挡墙，与下游消力池边墙平顺连接。在溢洪道泄槽增设消力池，消力池长76.5m，宽69.4m，深3m。消力池底板设φ22锚杆，锚杆长1.5m，深入岩石1m，梅花形布置，间距3m。两侧混凝土边墙表面设φ10@200钢筋网，锚杆与钢筋网焊接，锚杆直径22m,长1.0m,间距3.0m,梅花形布置。

溢洪道左岸易被洪水冲刷，严重威胁大坝安全；溢洪道左岸临近水库管理局，为避免洪水时对人身财产造成严重损失，增设护岸浆砌石重力式挡墙, 顶宽0.6m、坡比1∶0.7，浆砌石挡墙要与消力池边墙平顺连接。

c.输水洞工程。对洞身伸缩缝、缺陷裂缝、混凝土表面渗漏及渗漏点进行堵漏、回填、补强、黏结处理。对工作闸门及检修闸门门槽进行更换。对下游尾水渠两侧采用顶宽600mm浆砌石重力挡墙防护，护坡坡度1∶0.7。宫山咀水库金属结构仅为输水洞进口工作闸门、检修闸门。现输水洞工作及检修闸门的操作室破损严重，工作门槽及检修门槽间隔墙多处有漏水点，工作闸门及检修闸门漏水严重，闸门年久失修，磨损锈蚀严重，无法正常使用，影响工程的正常使用，此次初设对工作闸门、检修闸门进行更换。

4结语

通过对宫山咀水库存在病险分析，研究设计了相应的除险加固措施，其中，主坝工程为对水库大坝上、下游护坡，回车场及码头的修整加固；溢洪道工程为溢洪道护坦混凝土修整，溢洪道下游消力池、溢洪道两侧挡墙防护；输水洞加固工程为对输水洞进行加固处理和金属结构改造。

参考文献

[1]严祖文,魏迎奇,张国栋.病险水库除险加固现状分析及对策[J].水利水电技术,2010(10):76-04.

[2]吴焕新.病险水库除险加固治理效果综合评价体系研究[D].山东：山东大学,2009.

[3]盛金保,刘嘉炘,张士辰,等. 病险水库除险加固项目溃坝机理调查分析[J].岩土工程学报,2008(11):1620-1625.

[4]唐舵.尚屯水库除险加固项目的过程管理研究[D].辽宁：东北大学,2010.

[5]张带娣.水库除险加固工程中高压摆喷灌浆的施工技术[J].中国水能及电气化, 2013(9).

Research on risk removal and reinforcement of Gongshanzui Reservoir

LI Chunyang

(HuludaoPingshanWaterSupplyCo.,Ltd.,Shenyang125000,China)

Abstract:Risk removal and reinforcement design research is carried out at reservoir dam upstream and downstream slope protection, spillway apron concrete, spillway downstream stilling basin, retaining walls on both sides of spillway, water conveying tunnel etc. through analysis on diseases of Gongshanzui Reservoir.

Key words:reservoir diseases; risk removal and reinforcement; design

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2015.11.013

中图分类号：TV697

文献标识码：A

文章编号：1673-8241(2015)11-0040-03