池州市贵池区合心水库除险加固工程设计

徐伟荣

(中水珠江规划勘测设计有限公司安徽分公司，安徽 芜湖　241000)

池州市贵池区合心水库除险加固工程设计

徐伟荣

(中水珠江规划勘测设计有限公司安徽分公司，安徽 芜湖241000)

摘要:合心水库位于长江水系秋浦河支流上游，是一座以灌溉、防洪为主兼顾养殖、供水的小(2)型水库。文章针对该水库的安全鉴定、除险加固工程设计等成果进行了全面介绍。

关键词:合心水库；安全鉴定；除险加固；设计

合心水库始建于1960-11月，工程规模小，质量差，未经地质勘探及工程设计，除险加固前整个枢纽工程存在多处安全隐患，一直处于带病运行状态，不能发挥其应有的经济效益和社会效益。因此需要除险加固。

1水库安全鉴定结论

根据水利部《水库大坝安全鉴定办法》、《水库大坝安全评价导则》，2012-04月，贵池区水务局组织专家对合心水库进行了安全鉴定，结论如下：① 合心水库为小(二)型Ⅴ等工程，大坝、溢洪道和输水涵洞等主要建筑物为5级，水库防洪标准为20年1遇(P=5%)洪水设计、200年1遇(P=0.5%)洪水校核。②现状坝顶高程不满足洪水安全要求，工程现有防洪能力不满足规范要求。③大坝上游无护坡，下游坝脚无排水设施，坝体局部有渗漏，大坝长时间高水位运行时，坝体渗漏严重。经核算，大坝下游坝坡浸润线逸出点较高，渗流比降较大。④现状坝面平整，无沉降变形，坝体上下游坝坡在正常运用条件下及非常运用条件下的抗滑稳定安全系数均满足规范要求。⑤溢洪道浆砌石结构段未做防渗处理，泄槽段未做衬砌防护。溢洪道与上坝道路交叉，汛期泄洪时存在交通安全隐患。溢洪道出口处无消能防冲设施，水流直接冲刷坝脚。⑥放水涵洞为浆砌石拱涵，砂浆多处脱落，渗漏严重，且涵洞进水孔口由斜卧管控制，采用木塞堵孔，操作不便，存在安全隐患。⑦工程未设置必要的水情及工程监测设施，缺乏必要的交通、通讯等管理设施，不利于水库的运行管理和防洪调度。⑧水库坝址区地震动反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度，无需进行抗震稳定复核。

经安全鉴定，水库大坝安全类别评定为三类坝。

2除险加固设计

根据安全鉴定结论和建议，合心水库除险加固工程设计主要涉及大坝、泄洪建筑物及放水设施等建筑物。

2.1大坝加固设计

2.1.1大坝存在的主要问题

(1)防洪安全不满足要求。大坝在不同频率设计洪水时所需要的最低坝顶高程为26.67m，实际坝顶高程为25.78m，不满足防洪安全要求。

(2)防渗性差。坝身填筑材料含有大量的砂砾石，坝体填筑质量差，压实度不够，防渗性差。汛期高水位蓄水时，坝体局部点位渗流严重，下游坝脚处积水较深。

(3)渗流比降大。大坝上游无护坡，下游无排水体，高水位时，下游坝坡渗流出逸点较高，渗流比降较大。

2.1.2大坝加固设计

大坝加固设计平面布置图如图1所示。加固设计的内容如下：

图1　大坝加固设计平面布置图(单位：m)

(1)加高增厚。采用筑坝土料对坝体进行加高培厚，坝顶高程加高至26.67m，坝顶宽4.0m，以满足防洪标准要求。大坝上游坝坡修整至1:3坡度，采用C20现浇混凝土护坡，厚0.12m，下设0.1m厚碎石垫层。混凝土护坡顺坝轴线方向每隔3m设1道横缝，垂直于坝轴线方向每隔5m设一道纵缝。护坡下设纵横砂沟，砂沟间距与纵横向分缝相同。下游坝坡修整至1:3坡度，采用草皮护坡，下游坝脚设贴坡排水，排水体顶部高程22.20m，结构从外向内依次为干砌块石厚0.3m，碎石层厚0.15m，瓜子片层厚0.15m，粗砂层厚0.15m。排水体下部连接梯形排水沟，排水沟深1.0m，上部宽4m，下部宽1m，两边坡度为1:1.5。为防止雨水冲刷坝坡，在下游坝坡设置纵横向排水沟，纵向(顺坝轴线方向)排水沟分别沿坝顶、坝坡各布置1条，横向(垂直坝轴线方向)排水沟自坝顶至坝脚，共布置4条，雨水和渗水通过坝脚排水沟引至老渠道。坝顶纵向排水沟净断面尺寸0.20m×0.15m(宽×深)，坝坡纵横向排水沟净断面尺寸为0.25m×0.25m(宽×深)，素混凝土结构。大坝加固设计断面布置如图2所示。

(2)防渗。对坝体采取防渗加固措施，以降低坝体浸润线、减小孔隙压力，增加坝体稳定性。根据大坝存在的问题及工程地质情况，为弥补坝体填筑质量缺陷，提高大坝防渗性能，防止坝体渗透破坏，经方案比选，对坝体采取冲抓套井回填粘土井柱成墙处理。把原坝身填土抓出，形成直井后回填粘土，孔与孔套接形成1道连续的粘土心墙。通过夯实对井孔壁周围的土体进行挤压，增加其密实度。沿坝轴线布置单排粘土井柱防渗墙，套井直径为1.1m，井距0.8m，套井底部深入坝基粘土层以下1.0m。通过大坝防渗加固前后各工况下渗流稳定计算成果分析，采取加固措施后，大坝渗流状态大为改善，下游坝坡出逸点高程明显降低，出逸比降相应减小，加固后坝脚渗流出逸比降最大值为0.27，满足渗流稳定要求。

图2　大坝加固设计断面布置图(单位：m)

2.2泄洪建筑物加固设计

(1)溢洪道存在的主要问题。溢洪道位于大坝右坝肩，依山修建，进口段浆砌石底板及两侧砖砌边墙均未做防渗处理。溢洪道泄水槽段未做衬砌防护，出口处无消能防冲设施，不能满足洪水冲刷要求，下游水流严重冲刷坝脚。且溢洪道与上坝道路交叉，泄洪时存在交通安全隐患。

(2)溢洪道加固设计。根据安全鉴定建议，对原溢洪道进行加固处理。设计溢洪道由引水渠、溢流堰、泄水槽和消力池组成。溢流堰为宽顶堰，采用钢筋混凝土结构，堰顶高程24.70m，堰宽4.5m，长8.0m，侧墙高2.0m，底板与侧墙厚0.3m；泄水槽长28m，等宽对称布置，纵坡1:6，底宽4.5m，泄水槽两侧边墙及槽底采用钢筋砼结构，底板和侧墙厚0.3m，侧墙高度由2.0m逐渐过渡至1.5m。泄水槽间隔9m设1道伸缩缝，缝间设橡胶止水带止水。泄水槽出口接消力池消能，消力池长7.4m，宽4.5m，钢筋混凝土结构，消力池出口平顺接至原有沟渠。

根据交通需要，在溢洪道与上坝道路交叉处设1座跨溢洪道的农用便桥，限载2.5t，桥宽3m，桥面板厚0.2m，两侧设1.0m高钢栏杆。

2.3放水建筑物加固设计

(1)放水涵洞存在的主要问题。放水涵洞位于大坝左侧，为砌石拱涵，宽0.4m，高0.9m，因运行时间长，长期受水流侵蚀，砂浆多处脱落，洞身漏水严重。涵洞进口由斜卧管控制，木塞式进水孔口经常在水下启闭，操作不便，同时存在安全隐患。

(2)放水涵洞加固设计。根据《安徽省小型水库除险加固设计指导意见》：“对圬工涵洞，一般可拆除重建，且土石坝体内原则上不保留圬工结构涵体。”的要求，拆除原浆砌石拱涵，在原处新建钢筋混凝土放水箱涵。新建箱涵由进口段、控制段、箱涵段和出口段组成。进口段设8字翼墙，长3.0m，翼墙高0.8m～1.7m，采用浆砌石重力式挡土墙，底板为浆砌石结构，厚0.3m。控制段采用钢筋混凝土U型槽结构，长3.0m，设工作闸门和检修闸门各1道，工作闸门采用PGZ-0.8×1.2×10铸铁闸门，选用QL-80手电两用螺杆式启闭机，检修闸门采用预制钢筋砼叠梁。控制段上部设启闭机台和启闭机房，启闭机台高程25.94m，启闭机台与大坝采用工作桥连接，桥长10.2m。涵箱段采用单孔钢筋混凝土结构，长34m，孔口尺寸1.2m×0.8m(高×宽)，壁厚0.3m，箱涵进口底板高程与老涵相同为20.47m，涵箱共分4段，每段长8.5m，每两段连接处设钢筋砼包箍，分缝处设桥型橡皮止水。出口段消力池长6.0m，钢筋混凝土U型槽结构，消力池底板和侧墙厚0.3m，宽度由0.8m渐变至2.1m，消力池出口直接连接老排水渠。

2.4防汛道路加固设计

水库坝顶道路为土路面，路面窄，路况差，无排水沟，不能满足防汛抢险的需要。根据《水库工程管理设计规范》规定，加固坝顶防汛道路长201m，路面宽4.0m，采用泥结碎石路面，厚0.1m，上部铺0.02m厚磨耗层和0.01m厚保护层，下部基层铺0.3m厚手摆块石。

3结束语

合心水库除险加固设计按照“安全可靠，经济适用”的原则，结合工程实际，考虑技术可行性、加固效果、施工难易、工程投资及工程影响等因素，对主要加固项目进行方案比选，确定最终处理方案。该工程已于2013-8月通过竣工验收并投入运行，目前工程运行情况良好。

[参考文献]

[1]SL252-2000，水利水电工程等级划分及洪水标准[S]．

[2]SL258-2000，水库大坝安全评价导则[S]．

[3]SL189-96，小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则[S]．

[4]SL106-96，水库工程管理设计规范[S]．

[5]SL265-2001，水闸设计规范[S]．

[6]SL253-2000，溢洪道设计规范[S]．

[7]GB50288-99，灌溉与排水工程设计规范[S]．

[8]中水珠江规划勘测设计有限公司．安徽省池州市贵池区合心水库大坝安全综合评价报告[R]．2012.

[9]中水珠江规划勘测设计有限公司．安徽省池州市贵池区合心水库除险加固工程初步设计报告[R]．2012.

(责任编辑陈化钢)

Design of Hexin Reservoir danger removal and reinforcement project of Guichi District in Chizhou City

XU Wei-rong

(Pearl River Water Planning Survey and Design Co., Ltd. Anhui Branch, Wuhu 241000, China)

Abstract:Hexin Reservoir is located on QiuPu River tributaries upstream that belongs to the Yangtze River System. It is a small type (2) reservoir which mainly aims at irrigation, flood control but also water supplying and breeding. The safty appraisal, danger removal and reinforcement project design and other achievements of the reservoir are introduced in the paper.

Key words:HeXin Reservoir; safety appraisal; danger removal and reinforcement; design

收稿日期：2016-02-24；修回日期：2016-03-20

作者简介：徐伟荣(1982-)，女，安徽砀山人，工程师，从事水利工程设计。

DOI：10.3969/j.issn.1671-6221.2016.02.009

中图分类号：TV62

文献标识码：A

文章编号：1671-6221(2016)02-0031-04