浅议夏县王峪口水库的除险加固措施

丁毅珍　武良翠

【摘 要】文中就夏县王峪口水库除险加固措施展开论述，描述了王峪口水库的工程概况、水文气象和工程地质情况，对王峪口水库存在的问题加以论述，针对性的提出王峪口水库的除险加固措施。

【关键词】水库；存在问题；除险加固；措施

1.工程概况

王峪口水库位于黄河水系涑水河流域姚暹渠上游，地处夏县庙前镇王峪口村东1.5km，是一座以防洪、灌溉为主的小（1）型水库。原设计防洪标准为：五十年一遇设计，百年一遇校核。总库容137.38万m3，控制流域面积20.4km2，设计灌溉面积0.4万亩。下游保护范围包括庙前、裴介两个乡镇14个村庄、4.5万人、4.93万亩农田、盐池及209国道等。

水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水涵洞等三部分组成。大坝为碾压均质土坝，最大坝高24.5m，坝顶长420m，坝顶宽5m，坝顶高程494.20m，大坝上游坡比1：3.0，干砌石护坡，下游坡比1：2.0、1：2.5，在482.10m高程处设一马道，宽1.5m，草皮护坡，并设有砌石排水沟；输水涵洞位于大坝中间，居大坝右端250m，断面为城门洞型，洞长71m；溢洪道位于大坝右端，为开敞式，进口底高程488.5m，原设计宽度7m，经1979年改建后宽度为12m，总长350m，末端设陡坡和消力池。

正常溢洪道位于大坝左侧，为开敞式宽顶堰，堰顶高程469.9m，断面净宽15m，进口处设有六孔工作桥，每孔净宽2.5m，侧墙高4.5m，总长361m，设计最大泄量165m3/s，消能形式为跌水消能。

王峪口水库始建于1971年12月，于1974年7月竣工蓄水，由夏县水利局设计，乡镇受益群众施工。水库建成后，拦蓄王峪口沟洪水，削减了下游姚暹渠洪峰流量，为姚暹渠安全度汛提供了有力保障。

水库于1977年对大坝裂缝进行了处理；1978年对大坝进行了灌浆；1979年改建溢洪道；1980年对涵洞出口进行了护砌；2005年对涵洞顶部裂缝进行开挖回填处理。目前，由于大坝裂缝较多，库区淤积，1987年以后一直空库运行。

2.水文气象

王峪口水库控制流域属大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季暴雨时有发生，秋季阴雨连绵，冬季少雪干冷。根据夏县气象站统计资料，多年平均降雨量637mm，最大日降雨量105.9mm（1992年8月31日）。多年平均蒸发量1807mm，多年平均气温12.9℃，历年最高气温为40.7℃，极端最低气温-19.8℃，无霜期为200天，多年平均风速1.8m/s，最大风速18m/s（1992年4月28日），风向多为东南风。

汛期6～9月份降雨量占全年降雨量的63.3%，主汛期7月15日至8月15日雨量比较集中。

水库流域虽有水文测站，但无系统水文资料，属无资料地区，且流域面积较小，洪水计算采用《山西省运城地区水文计算手册》和《山西省暴雨洪水计算实用手册》分别计算。

3.工程地质

3.1水库区工程地质条件

该区所处大地构造位置属临汾运城新裂陷与豫皖断块的交汇带，运城凹陷中的东南部，库区所处地貌单元为中条山中低山区及王峪口河河谷，走向呈北西—南东向。改区地形总体呈两边高，中间低的黄土梁峁区河流地貌。

该区地下水类型主要为松散岩类孔隙型潜水。松散岩类孔隙水储存在第四系全新统冲洪积形成的砂卵石中，水量较丰富，主要补给来源为大气降水、河水补给、来自上游的侧向径流补给，排泄方式较为简单，主要是向下游的侧向径流排泄，由于卵石的透水性强，该类型地下水的径流条件较好。该区地震基本烈度为7度，设计基本地震加速度峰值为0.15g，地震东反应谱特征周期为0.40s，属设计地震第一组。

3.2坝址工程地质条件

勘察在坝体轴线上布置勘探点，最大揭露层深30.0m，地层主要由低液限粉土、级配良好砾、低液限粘土、含细粒土砾组成，根据工程地质特征，自上而下分为以下4层：（1）低液限粉土、（2）级配良好砾、（3）低液限粘土、（4）含细粒土砾。

坝体土主要由壤土组成，有较多钙质结核和原土团块，均匀性差，同时由于坝体年久失修，在坝体上和输水涵洞壁上，存在多处陷坑及裂缝，共存在较大的裂缝17条，主要集中在大坝的输水涵洞到左坝肩之间。

坝基局部存在级配良好砾，原因为在筑坝时砾石清除部彻底，通过试验该层砾石的渗透系数为8.1*10-2cm/s，为强透水，会造成坝基渗漏。

4.水库存在问题

（1）坝体：经地质勘探，坝体土含有较多的钙质结核和原土团块，均匀性差，坝体填筑时碾压质量较差。同时由于坝体年久失修，在坝体上和输水涵洞壁上，存在多处陷坑及裂缝，较大的裂缝4条，主要集中在大坝的输水涵洞到左坝肩之间。

（2）坝基：坝基局部存在级配良好砾，原因为在筑坝时砾石清除不彻底，通过试验该层砾石的渗透系数为8.1*10～2cm/s，为强透水，会造成坝基渗漏。

（3）输水涵洞：输水涵洞部分勾缝砂浆脱落，经勘察，有多处横向裂缝，宽1～2mm的裂缝就有12条，输水涵洞进口淤积严重，工作桥桥板破损，启闭机老化失灵，闸门锈蚀严重，已不能正常运行。

（4）溢洪道：溢洪道下游陡坡段左侧砌石护坡有多处坍塌，跌水以下左堤未衬砌，不能正常运行。

（5）其他设施：水库缺少必要的监测设施、渗流观测设施和通讯设施，管理房破损，防汛抢险道路不畅。

5.水库除险加固措施

根据水库多年运行情况及地质勘察报告，针对水库存在的问题，提出如下处理措施。

5.1大坝主体工程加固措施

该坝整体施工质量较差，1978年由于大坝左侧下游坝坡出现裂缝，对大坝进行灌浆处理，2005年对涵洞顶部裂缝进行开挖回填处理，但处理效果不是很明显。1987年以后至今，水库基本保持空库度汛。再者坝体背水坡不满足抗滑稳定要求，故建议坝体除险加固采取以下工程措施：

（1）坝体防渗采用两布一膜防渗；

（2）坝体上游设干砌石护坡，背水坡进行培厚处理，裂缝开挖夯填，新做坝面纵横向排水沟及贴坡排水反滤层；

（3）整修坝顶，铺筑泥结石路面。

5.1.1坝体防渗处理。

王峪口水库大坝由于施工质量差，造成坝体土密实度不一，均匀性差。为提高坝体的抗渗能力，在坝体上游铺设复合土工膜进行防渗处理。

5.1.2坝体培厚加固。

由于坝体下游坝坡存在着抗滑稳定安全问题，故对下游坝坡进行培厚处理，坝坡坡比由原来的1：2.0变为1：2.5以保证坝坡抗滑稳定。培厚土料选和原坝体填筑材料相同的粉质黏土。按照土坝施工规范，坝体培厚填筑压实度不小于96%。坝体培厚按坝坡线分层回填夯实，可将松动土体移做下部回填土方，回填时由下至上分层回填夯实。施工时要求彻底清除树根杂草，坡面修正平顺、密实。回填时，应将开挖坑槽时的阶梯逐层削成斜坡，做好新老土的结合。

5.1.3增设排水反滤层。

下游坝脚增设贴坡式反滤层，反滤层顶宽2.0m，高4.0m，分三层，依次为30cm砂层、30cm碎石层、80cm块石层。石块结合力求紧密，所有空隙都用小石块嵌紧，护坡块石应大致方正，尺寸不小于30cm，质地新鲜、坚硬。块石与块石层与层之间锁结方式铺砌，垫层与干砌石铺砌配合砌筑，随铺随砌。砌体表面和边缘应顺直、整齐、牢固，砌缝的宽度不大于25mm，所有明缝用小片石料填缝紧密。

5.2裂缝处理

坝体主要有4条大的裂缝，由于在坝体上游采用了有效的坝体防渗措施，坝体不会再有严重渗漏问题，裂缝处理主要是解决雨水的渗入造成坝体的稳定问题，对裂缝采用开挖回填的处理方法。处理范围为表层以下5-6cm，槽底宽度为0.5m，边坡采用1：0.75，开挖长度比缝端长2m，回填土采用与坝体相同土质，分层碾压夯实，夯实土压实度不小于96%，裂缝处理完成后进行坝坡整修及培厚。

5.3坝坡防护加固

5.3.1上游坝坡防护工程。

结合复合土工膜防渗工程的实施，建议对上游坝坡进行干砌石护坡防护，以保证上游坝坡的蓄水稳定和库坝工程的整齐美观。坝体土主要为低液限粉土，需设两层反滤层，第一层为粗砂垫层，厚度为15cm，粒径范围为0.5mm-2mm：第二层反滤层为砂砾料，厚度为15cm，粒径范围为10mm-60mm。根据近年来水库运行和泥沙淤积情况，上游坝坡新增干砌石护坡，范围为现状淤积面至坝顶。干砌石护坡垂直厚度30cm，石块结合力求紧密，所有空隙都用小石块嵌紧，护坡块石应大致方正，尺寸不小于30cm，质地新鲜、坚硬。

5.3.2下游坡新修坝面排水沟。

下游坡培厚加固后，在坝坡上设置纵横排水沟，沿马道内层设纵向排水沟，由于坝面较长，沿下游坝面每隔100m左右设一条横向排水沟，直接排水至纵向排水沟。

5.3.3坝顶维修加固。

对坝顶进行整修，碾压夯实，修筑泥结石路面，满足施工和运行检修时设备通行要求。

5.4溢洪道修复加固

溢洪道位于大坝右端，为开敞式，进口堰底高程488.5m，断面净宽12m，总长350m，下游陡坡段护坡有三处局部坍塌，总长30m左右，消力池以下左堤未衬砌，不能正常运行。溢洪道拟加固措施为：

（1）对下游陡坡段坍塌护坡进行原断面恢复，结构为M7.5水泥砂浆砌石挡土墙，总长30m左右，土基及回填土需碾压夯实。

（2）消力池0+350以下左堤进行衬砌，结构采用M7.5浆砌石护坡护砌长度88m。

5.5输水涵洞除险加固

输水涵洞位于大坝中间，距大坝右端250m，断面为城门洞型，净宽1.0m，高1.9m，纵坡1/100。涵洞部分勾缝砂浆脱落，有多处横向裂缝；闸室工作桥砌石桥墩老化，裂缝较多，桥板钢筋裸露；启闭机老化失灵，无闸门，已无法运行。

由于下游坝坡培厚，输水涵洞出口延长，原涵洞出口紧接明渠跌水，建议拆除原涵洞出口及部分渠道，新做M7.5浆砌石拱涵，宽1.0m，高1.9m，侧墙厚50cm，底板厚30cm，与原断面相同，连接处设分缝止水。涵洞回填土基需分层夯填，压实度不小于96%，底板下设30cm三七灰土垫层。涵洞出口设跌水与原渠道连接。

对于输水涵洞洞壁浆砌石勾缝砂浆脱落及横向裂缝，采用补强防渗措施，首先将砌体沿缝凿成深大于2cm，宽5-8cm的槽刷洗干净后，用玻璃纤维堵塞漏缝，用掺有水玻璃的快速水泥砂浆勾缝。

工作桥桥墩采用C20钢筋砼排架结构，上部结构采用C20预制砼梁板式结构，工作桥两侧设置钢制栏杆。

输水涵洞控制闸门采用平板钢闸门，闸门尺寸1*1.5m，结构尺寸不变，仅对原闸槽进行修复加固，进口设铅丝笼石防冲设施。

5.6防汛道路

修建一条连接209国道的防汛道路，防汛道路直通坝顶。防汛道路路基宽5.0m，路面宽4.0m，路面为泥结石路面。

水库除险加固完成后，将保护下游盐池和209国道以及庙前、裴介两个乡镇14个村庄、4.93万亩农田、4.5万口人的人民生命财产安全，为夏县的经济发展提供重要的安全保障。