泔河水库下游坝坡加固处理与溢流堰改造方案优化设计

杜晓寒

（陕西省宝鸡峡管理局　陕西　咸阳　712000）



泔河水库下游坝坡加固处理与溢流堰改造方案优化设计

杜晓寒

（陕西省宝鸡峡管理局陕西咸阳712000）

摘要泔河水库经多年实际运行，病险问题众多，按计划进行了除险加固。本文结合实际，对泔河水库下游坝坡加固处理、溢洪堰改造多种方案作了综合分析，通过比选提出了最优设计方案，可供同类工程借鉴。

关键词泔河水库;坝坡加固;溢流堰改造;方案优化

1　概况

泔河水库位于陕西省礼泉县城北泔河与小河汇流处，距县城3.5km，宝鸡峡西干四支渠由坝顶通过。水库功能以灌溉为主，同时兼顾安全防洪、水产养殖等综合效益。泔河水库为Ⅲ等中型工程，主要建筑物为3级，地震基本裂度为Ⅶ度。原防洪标准为50年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核，水库总库容5440万m3，兴利库容4380万m3，死库容160万m3。设计洪水位544.5m，校核洪水位546.5m，正常蓄水位541.0m，死水位515.0m。泔河引水灌溉发端于1944年李仪祉主持建成的泔惠渠工程，可灌地3000多亩。水库工程位于其上游，始建于1958年11月，1963年4月停工，1969年复工，1972 年5月5日竣工，设施灌溉面积55万亩。经过30多年运行，水库淤积严重，溢洪道泄洪能力不足，坝体浸润线被抬高，坝顶渠道衬砌破损严重等。经省水利厅组织专家检测，评定为三类坝，决定实施除险加固，并委托陕西省水电勘测设计院进行方案设计。

2　下游坝坡加固处理方案

经水利专家对泔河水库坝体下游稳定性能计算，通过下游坡517.164m高程马道处的滑弧安全系数较小，必须进行加固处理。加固有两种途径，其一是通过降低坝体内部的浸润线来提高下游坝坡的稳定性；其二是通过培厚坝坡提高下游坝坡的稳定安全系数。根据泔河大坝下游坝坡设有备战公路和右岸设有抽水泵站情况，统筹兼顾各方安全，拟定了两种加固方案进行比选。

2.1堆石排水棱体方案

水库大坝虽然原来设有水平排水，但由于下游坝坡平缓，且排水体伸入坝体的长度较短，其降低坝内浸润线的效果不理想。因此，拟设置堆石排水棱体取代原水平排水。通过计算比较，排水棱体可比水平排水明显降低坝体浸润线，而且棱体对下游坝体具有支撑作用，从而提高下游坝体的稳定性。

排水棱体顶部高程为512m，顶宽5m，内坡1∶1.5，外坡1∶2，棱体采用堆石填筑。施工时，从棱体内坡角以1∶2.2边坡开挖坝体，然后进行棱体施工，用粘性土回填后将坝体并恢复到原坝坡，粘性土料压实干密度控制为1.65g/cm3，在回填土料和棱体之间设置无纺土工布和30cm厚的垫层料。本方案不足之处是施工时要对坝体进行大开挖，存在施工期下游坝坡稳定问题。

2.2下游坝坡培厚方案

此方案可将对水库坝体的扰动降到最小，通过对大坝下游526m高程以下坝坡培厚来提高坝坡的稳定性。培厚时，将526m高程处的马道宽度加宽至15m，培厚的坝坡坡比为1∶4，在517m高程处设置马道，宽度为2.5m。在坝趾处设堆石排水棱体，棱体顶部高程为508.5m，宽5m，内坡1∶1.5，外坡1∶2。培厚坝体采用粘性土填筑，填筑干密度为1.65g/cm3，在填筑土料和棱体之间设置无纺土工布和30cm厚的垫层料。

2.3方案比选

以上2个加固方案工程量和安全系数比较见表1

从表1看出方案二的土方、石材、辅料工程量总体上小于方案一，工程投资要比方案一小的多，并能避免施工期间坝体大开挖造成下游坝坡原状破坏多水土易流失带来的坝坡稳定性问题，将对原坝体的扰动降低到最小，综合比较工程量、投资、施工不良影响诸多方面，故设计以方案二作为下游坝坡加固方案。

3　溢流堰改造方案

泔河水库原溢流堰顶高程541.00m，堰高8m，顺水流方向长11.5m，堰型为改型实用堰，堰上有一单跨12m的四跨输水渡槽。为尽量恢复兴利库容，除险加固设计把正常蓄水位由541.0m抬至544.5m，因此需要进行溢流堰加闸改造，并拟设两种方案比较。

表1　泔河水库下游坝坡加固方案比较表

表2　泔河水库溢流堰改造工程量比较表

3.1改造原堰方案

为了不影响灌溉用水，首先考虑原溢流堰及堰上渡槽不拆除，只做溢流堰表面加固处理，并加宽堰体的改造方案。该方案中新旧堰有两种连接方式：其一是用永久缝隔开，其二是通过结构措施连接为整体。

用永久缝隔开的改造方案，符合土基上结构分缝的一般原则，能有效防止新旧结构的不均匀沉陷。但是，经对原堰体进行稳定计算，地基应力不均匀系数达3.5，不能满足规范要求，且旧堰前布置长17m、高6.5m的新堰体。再在其上设计闸墩、闸室，不但流量系数变小，而且工程量较大，故该方案不作为比较方案。

连接为整体的改造方案，为避免新老堰体连接不密实，采用原堰体拆除0.5m～1.0m厚浆砌石形成犬牙交错状，全断面布设直径20mm、长度2.5m的锚筋连接，并在上游新浇筑堰体下布设直径0.8m、间距3.0m、长度15m混凝土灌注桩，以满足新堰体对地基承载力的需求，防止新旧堰体的不均匀沉陷，其余设计与拆除原堰体相同。

3.2拆除原堰方案

即将原高度、长度、体型不满足设计要求的旧堰体拆除，按设计要求重建，两方案主要工程量比较见表2。

3.3方案比选

改造原堰方案虽然投资较省，对下游灌溉影响较小，但存在以下主要不足：①由于原堰上预制渡槽排架基础埋深只有0.5m，而高度达11余米，旧堰在高度上需拆除1.5m，为连接密实，在堰前也需拆除0.5m～1.0m，施工时无论采用爆破或人工拆除，都将费时费工，难度大，且影响堰体及渡槽的稳定性、整体性；②渡槽排架和弧形闸门支铰及牛腿在布置上很难错开，这影响到弧门拉锚筋的受力分布；③新旧堰体因地基处理方式不同，会发生不均匀沉陷，而老堰体因其上荷载变化，也会发生不均匀沉降，影响堰体、闸室的稳定性能；④新旧堰体连接后堰宽必然加大，流量系数随之减小，堰前水位抬高会带来工程较大变化。

本工程原状堰高8m，设计堰高6.5m，位于标准承载力只有150kPa的土基上，堰面局部存在裂缝、渗水情况，堰上有高达11多米的四跨预制渡槽，要做到改造原堰而不影响原有建筑物的整体性和稳定性，施工中难度较大，而且质量不易保证。鉴于溢流堰的重要性，经慎重考虑，溢流堰采用拆除原堰方案组织施工。

4　结语

泔河水库是宝鸡峡灌区6座中型水库之一，工程设施门类齐全，改造前病险问题众多。经水利专家现场勘查、综合分析论证，择优确定了水库下游坝坡加固处理和溢流堰改造等方案。下游坝坡加固处理主要是降低渗水对水库大坝安全性的影响，溢流堰拆除改造主要是在抬高正常蓄水位的条件下提升设施效能保证水库安全泄水，二者同属大坝安全防护工程技术措施。2006年水库除险加固工程竣工后，至今未出现不良情况，说明工程设计方案科学，工程实施效果良好。陕西水利

（责任编辑：唐红云）

中图分类号：TV223

文献标识码：B