太相寺水库除险加固工程方案浅析

2015-02-24王磊，刘涛

小水电 2015年4期

关键词：水洞坝坡坝顶

王磊，刘涛

(宝鸡市水利水电规划勘测设计院，陕西?宝鸡?721000)

太相寺水库除险加固工程方案浅析

王磊，刘涛

(宝鸡市水利水电规划勘测设计院，陕西?宝鸡?721000)

通过对太相寺水库运行现状和存在问题的分析，提出了对其进行除险加固的方案及措施，并对方案进行了详细阐述。

水库；除险加固；方案

1 工程概况

太相寺水库位于陕西省宝鸡市凤翔县城以北约9 km处的糜杆桥镇太相寺村，是1座乡建乡管水库，属韦水水系蟠桃河支流，主河槽长4.265 km，比降3.1%，坝址以上控制流域面积3.5 km2。流域呈仿锤形，植被状态良好，属土石丘陵沟壑区。该水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、放水建筑物组成。水库原设计总库容43.15万 m3，其中有效库容32.6万 m3，调洪库容10.6万 m3，设施灌溉面积0.1万亩，是以防洪为主，兼有灌溉和养殖功能的Ⅴ等小(2)型水利工程。

大坝为均质土坝，原设计坝高22.0 m，坝顶长98.0 m，坝顶宽6.8 m，坝顶高程917.0 m，迎水坡为一坡到底，坡比1∶2.6，背水坡坡比1∶1.2，坝基高程895.0 m。坝体为粉质壤土填料，设截水槽防渗，坝基截水槽和坝肩结合槽只开挖到黄土层上，未挖到基岩，覆盖层为砂砾石。现状实测坝高为22.0 m，坝顶高程917.0 m，库内淤积高程913.20 m。大坝上游坝坡自上而下分别为1∶1.8、1∶2.6；下游坝坡分为三级，自上而下分别为1∶2.2、1∶3.0、1∶4.9。太相寺水库淤积严重，淤积面每年抬升约1 m，已淤积将近20 m，实测已淤积17.3万 m3。

溢洪道设在大坝右岸黄土层上，为开敞式土槽，矩形断面，堰顶高程914.0 m，底宽3.2 m，深1.5 m，最大泄量8.07 m3/s，无泄槽及消能设施。由于年久失修，目前溢洪道已全部淤堵，原泄槽位置被村民利用修整为与坝顶同高的通村便道。

卧管式放水洞位于大坝左岸，现放水卧管仅有3级可见，其余均已被淤埋，放水洞出口堵塞较为严重。卧管放水孔孔径0.37 m，台阶高差0.36 m。放水洞为城门洞式，宽度0.8 m，高1.5 m，设计放水最大流量0.3 m3/s。

该水库于1970年8月动工兴建，1976年12月建成蓄水。自运行以来，为灌区的农业和经济发展作出了重要贡献，为改善灌区群众生产和生活条件发挥了积极作用，给灌区带来了显著的经济效益和社会效益。但在工程建设过程中，受时代因素影响，勘察设计等前期工作不足，施工又是群众土法上马，急于求成，忽视质量，建成投入进行后，主体工程大坝、溢洪道存在问题甚多，致使水库一直处于低水位带病运行状态。

2 存在问题

(1)水库调蓄防洪能力低。由于水库大坝存在不安全因素，为此多年一直处于低水位运行状态，调蓄防洪能力低。

(2)大坝存在稳定与渗漏问题。大坝迎水坡未砌护，水库淤积严重，目前上游面距坝顶仅2 m左右。大坝背水坡面不平整，已长满杂草，部分地区出现塌陷，左岸下游坡脚处有渗水现象，由于渗水逸出点的抬高，坝坡脚反滤体破坏严重。大坝填筑质量差，坝体有几处裂缝和塌坑，坝基结合槽浅，未截断砂卵石层，可能存在坝基渗漏。2008年5月12日汶川大地震后，在检查时发现大坝有几处裂缝、塌坑，有严重渗漏的安全隐患。

(3)泄放水建筑物损害严重。大坝溢洪道设计标准低，施工质量差，易滑塌，断面不规则。建成至今，已失去了应有的泄洪功能，现已被群众整修为进村道路，每遇汛期，均要投入大量劳力才能清理1条简易泄水道。卧管式放水洞现仅有3级台阶可见，其余均已被淤埋，放水洞出口堵塞较为严重。

(4)大坝未设安全监测设施。水库无安全监测设施，无坝体表面变形、浸润线、渗漏观测设施，水库上游无水文观测站，无雨量站。对库水位观测一直采取估算法，给工程的安全运行与管理造成了困难，无法掌握大坝内在的病险情况。

(5)水库管理设施不健全。水库无防汛抢险道路，坝面无照明设施，如遇险情，无法实施抢险。管理站无管理房等相应的配套管理设施，给管理人员带来不便。

3 加固措施

3.1 大坝加固处理

大坝坝顶加高设计。经过坝顶高程复核可知，太相寺水库大坝现状实测坝高为917.00 m，比校核洪水位时要求的坝顶高程918.50 m低1.5 m。综合考虑大坝的稳定及施工难度，本次设计将坝顶加高0.3 m(即加高至917.30 m)，并在坝顶迎水侧设计1.2 m高钢筋混凝土防浪墙，防浪墙顶高程为918.50 m。

迎水坡改造处理。上游坝坡抗滑稳定满足规范要求。原上游坝坡设有干砌块石护坡，但大坝运行多年，局部发生不均匀沉降，导致现状坝体上游坡面凹凸不平，干砌块石护坡残缺不全，也未铺设反滤层。本次设计对上游坝坡淤积面(高程913.20 m)以上至设计坝顶917.30 m之间进行整修，重新铺设反滤层和六边形混凝土预制块护坡。

背水坡改造处理。下游坝坡抗滑稳定满足规范要求。故本次设计不对下游坝坡做削坡或培厚处理，仅对局部进行必要的整平处理，即背水坡坡比由上到下分别为1∶2.0和1∶3.0；并在高程909.00处设4.5 m宽戗台，沿戗台内侧设d30混凝土“U”型纵向排水沟，沿岸坡设d30混凝土“U”型横向排水沟。

3.2 增设排水棱体

水库运行几十年来，原排水棱体已被坍塌物掩埋，无法发挥正常功能。本次加固拟定新建排水棱体，确定新增棱体顶部高程898.00 m，顶宽2.0 m，迎水坡坡比1∶1.0，背水坡坡比1∶1.5。新增排水棱体能有效地降低坝体浸润线和防止坝坡土料的渗透变形，可支撑下游坝坡，增加稳定性，保护坝脚不受冲刷。

3.3 放水建筑物加固设计

太相寺水库卧管式放水洞位于大坝左岸，放水洞为城门洞式，宽0.8 m，高1.5 m，设计放水最大流量0.3 m3/s。卧管放水孔孔径0.37 m，台阶高差0.36 m，现放水卧管仅有3级可见，其余均已被淤埋，放水洞出口堵塞较为严重。

对放水能力进行校核满足要求。本次设计对原放水卧管淤积高程以上部分进行拆除重建，淤积面以下保留原放水卧管；对放水洞及出口段进行清淤，放水洞延伸10 m，外接放水渠道。

3.4 溢洪道加固设计

原溢洪道设在大坝右岸黄土层上，为开敞式土槽，矩形断面，堰顶高程915.0 m，底宽3.2 m，深1.5 m，最大泄量8.07 m3/s，无泄槽及消能设施。由于年久失修，目前溢洪道已全部淤堵废弃，原泄槽位置被村民利用修整为与坝顶同高的通村便道。针对溢洪道现状，为保障大坝泄流通畅，确保大坝安全，本次除险加固在原溢洪道位置新修溢洪道。

太相寺水库淤积严重，淤积高程已至913.20 m。本次溢洪道堰顶高程为915.00 m，设计最大洪峰为200年一遇校核洪峰64 m3/s,最大泄量经调洪为58 m3/s。经试算，当堰顶宽度为7.70 m时，堰顶过流58 m3/s，满足200年一遇校核洪水位917.30 m，故最终选堰顶宽度8.0 m，堰长3 m，堰高1.5 m。溢洪道水平长度共98.88 m，溢洪道溢流段为梯型断面，边坡比为1∶0.5，为0.5 m厚 M7.5浆砌块石砌筑。底板为0.5 m厚 M7.5浆砌块石，上衬0.15 m厚C20钢筋混凝土；底板以下铺设0.25厚碎石垫层，设DN80纵横向排水。溢洪道每10 m设1处伸缩缝，每块地板前端设0.8 m齿墙1道。溢洪道下段设6 m长消力池1座，消力池深0.8 m，后接5.5 m平顺段与下游河道相连。

本次设计在溢洪道上新建交通桥1座，位于溢洪道桩号0+010.4处，桥面宽4 m、长9 m，净跨7.40 m；左接大坝坝顶，右接通村路，桥顶高程917.30 m，与大坝加高后坝顶同高，基础底高程911.35 m。桥板为0.40 m厚C25现浇钢筋混凝土面板，台身高4.45 m，为现浇C20混凝土，基础采用C15毛石混凝土。

3.5 大坝安全监测设计

根据太相寺水库除险加固工程的实际情况，本次设计仅增设水文、气象观测设施。水文、气象观测项目包括上游水位和降雨量观测。设计在大坝迎水侧踏步一侧设置1个水库水位标尺，在枢纽合适部位布置1个降雨量观测的雨量筒。