羊舍沟水库除险加固设计

□申妍斌（临汾市水利勘测设计院）

1 工程概述

羊舍沟水库位于尧都区吴村镇东郭村西羊舍沟内，属黄河流域汾河一级支流。坝址以上主河道长9.50 km，平均纵坡20‰，控制流域面积12 km2，为黄土阶台地区。羊舍沟水库为七一渠的旁引水库，来水为本流域的径流和七一渠非灌溉季节的补充水，多年平均入库水量为130.77万m3，其中流域径流量82.37万m3，七一渠补充水48.40万m3。羊舍沟水库始建于1972年，控制流域面积12 km2，水库现状总库容120.00万m3,水库枢纽工程由大坝、输水涵洞及卧管组成。大坝包括主坝与副坝，共长260m，为均质土坝。主坝长183m，最大坝高14.70m，坝顶高程490.40m，坝顶宽5m，上游坡1:3，下游坡1:2.50；副坝位于大坝左岸，坝长77m，坝顶宽5m，坝高4m，上、下游边坡1:1.50～2。

2009年4月进行了部分应急处理设计，工程内容：①大坝上下游坡土方填筑及下游坡排水沟砌筑；②大坝桩号0+019.15～0+116.05高喷防渗墙；③输水涵洞及涵管维修，应急工程竣工后，水库仅能达到30 a一遇洪水设计，无法满足300 a一遇洪水校核标准。

2011年3月完成工程除险加固技术设计，2012年11月竣工并发挥效益。

2 水库现状

2.1 坝体现状

大坝为均质碾压土坝，《大坝安全鉴定》时对坝体进行了质量检查，检查结果：坝体土为粉质粘土、粉土，土的液限25.10%，塑限16.60%，塑性指数8.50，液限指数0.80，含水量22.90%，干密度1.55 g/cm3，湿密度1.91 g/cm3，孔隙比0.74，压缩系数0.20MPa，凝聚力19 kPa，摩擦角24°。经检查坝体质量较差。

主河槽下游坝脚处常年渗漏水，且随库水位增高而逐渐增大；主坝左坝肩0+007～0+013范围内下游坝坡在485.40～486.40m高程之间出现阴湿，最大阴湿面约10m2，局部发生渗漏，渗漏量为0.07 L/s。

2.2 输水涵洞现状

输水涵洞位于大坝右端0+126处，与大坝垂直相交，长74m，为城门洞浆砌石结构，底宽1.40m，洞高1.50m，最大泄量1.17m3/s。洞内砌体勾缝脱落，存在安全隐患，输水洞泄量较小，不满足防洪要求。

2.3 卧管现状

卧管布置在水库右侧与大坝交界处的上游，长42m，坡度1:3，断面为1.20m×0.80m(宽×高)，侧墙为浆砌石，底板为混凝土结构，卧管顶面为阶梯型，每台中心设直径为0.23m放水孔将砌体勾缝脱落，混凝土盖板冻融破坏，放水孔用木楔止水，止水效果差，且放水量较小，不利于泄洪。

2.4 其它

现状坝顶无防浪墙无排水沟，路面不平。大坝无观测设施。

3 原因分析与工程措施

3.1 坝体部分

3.1.1 坝体渗漏原因分析

水库大坝坝体填筑土为粉土、粉质粘土，属中等压缩性土，中～弱透水性。通过大坝安全鉴定时对大坝质量进行的检查，坝体填筑质量较差，在钻探过程中局部段有土质不匀压密不实，孔中跑水量大，护壁困难等现象。坝体土中上部有植物根系，下部含煤屑、白灰渣及木屑，上下游坝坡表层已破坏。

分别对坝基、坝体、右坝肩进行渗透稳定评价。经计算结果对比，在没有考虑坝前淤积的情况下，坝基砂卵砾石实际水力比降0.14，略小于允许水力比降0.15，坝基渗透处于临界稳定状态；如果考虑坝前淤积厚5.90m时，坝基渗透处于基本稳定状态。坝体土的实际水力比降0.24，小于允许水力比降0.49，坝体处于渗透稳定状态。右坝肩的实际水力比降0.11，小于允许水力比降0.15，渗透处于临界稳定状态。

3.1.2 工程措施

鉴与2009年5月大坝应急处理设计时在桩号0+019.15～0+116.05处增设高喷防渗墙，本次设计辅以下列工程措施加强大坝渗流稳定：①为加强上游坝坡的稳定，保护底层土料不受水流冲刷，对上游坝坡进行防护，范围为坝顶高程490.40～481.60m全部采用混凝土预制块防护。从上至下层依次为：150mm厚M10水泥砂浆砌C20混凝土预制块护坡，100mm厚砂子过渡层，复合土工膜防渗层，土工膜技术指标：单位面积质量500 g/m2，膜厚0.30mm，断裂强力7.50 kN/m，CBR顶破强力1.50 kN，撕破强力0.25 kN。②下游坝坡现状无排水设施，为了防止下游坝坡发生渗透破坏和冻胀，避免下游波浪淘刷，遵循“上堵下排”的原则，对下游坝坡采用贴坡反滤，反滤体高程478.20～479.70 m，防渗长度84m，反滤体从上至下层依次为300mm厚干砌块石，200mm厚碎石，200mm厚砂子（d=2～5mm），200mm厚中细砂（d=0.10～2mm）。

3.2 输水涵洞及卧管

“2009年应急处理工程”对输水涵洞及涵管进行了维修，在输水涵洞侧墙及底板内侧均浇筑了0.10m厚C20混凝土，但不能满足泄洪要求，本次设计改建灌溉泄洪洞，由现状输水洞改造而成，位于大坝桩号0+126处，与坝轴线交角90°，设计在现状泄洪灌溉洞进口增设进水塔，进口底高程475.80m，由进口引渠段与塔身段组成，引水渠段长6m，，宽5～1.80m，为浆砌石矩形断面，塔身段长8m，宽5.60m，高17.40m，为钢筋混凝土结构。在泄洪灌溉洞内增设φ1000mm钢管，管道为有压管道，进出口采用C20现浇混凝土对管道周围进行封堵；管道出口设2.50m×2.60m混凝土闸阀井。

3.3 坝顶整治

坝顶高程490.40m，上游侧设防浪墙长260m，防浪墙高1m，墙厚400mm，为M10水泥砂浆砌C20混凝土预制块，预制块尺寸400mm×190mm×190mm，基础为M10水泥砂浆砌块石，下游侧设300mm×200mm排水沟，排水沟侧墙采用C20混凝土预制块，底板为C20混凝土现浇。坝顶路面宽3.90m，清理整平后，铺设20 cm厚砂砾石层路基，路面以2%坡度向下游侧倾斜。

3.4 增设大坝观测设施

大坝根据具体情况设置下列观测项目：①坝面垂直位移和水平位移观测桩；②渗漏观测孔。设简易观测桩4个，对大坝的水平位移和垂直位移进行观测，在大坝坝顶下游侧及下游一级马道设两排两种观测合用的位移观测桩，每排两个，并在大坝两岸坡的原状土地基上分别设工作基点和校核基点各两个。

水平位移观测采用视准线观测，垂直位移观测采用普通水准测量观测。从大坝一侧的观测基点起观测到另一侧基点，然后再返回观测起始基点。

渗漏观测孔：为了及时了解大坝运行情况，在坝顶桩号0+090设一排4个坝基渗漏观测孔，孔口高程为495.00～485.00m，孔底高程为475.00m。

4 小结

羊舍沟水库除险加固工程实施后，改善灌溉面积0.02万hm2，对保护下游村庄、耕地、人口发挥了重要作用，产生了较大的社会效益和经济效益。

[1]长江水利委员会长江勘测规划设计研究院.SL252-2000水利水电工程等级划分及洪水标准[S].北京.中国水利水电出版社，2000（07）.

[2]黄河水利委员会勘测规划设计研究院.SL274-2001碾压式土石坝设计规范[S].北京.中国水利水电出版社，2002（01）.