病险水库加固设计现状及改善对策

2017-03-12彰武县水利技术推广中心站

河南水利与南水北调 2017年1期

□（彰武县水利技术推广中心站）

病险水库加固设计现状及改善对策

□马玉新（彰武县水利技术推广中心站）

为加强病险水库治理与加固工作，以彰武县长坨子水库为研究对象，分析水库加固现状发现坝高明显没有达到设计要求，存在严重安全隐患，输水洞已经无法正常运行。经过计算，在水库加固中，修整土坝，上游边坡为1∶3，下游边坡为1∶2.50，主坝长度660 m，副坝设计修建护坡长度750 m，同时新建棱体排水体，加固输水洞，确保水库的正常功能。

病险水库；加固；排水体；溢洪道

0 前言

中国中小型水库多建设在20世纪50年代以后，受到当时经济条件的限制，整体质量不高，随着长时间的运行，开始出现多种病险。长坨子水库位于平原区，水库区范围未见有大的构造发育，属于综合利用的小型水库，水库已经运行10多年，由于多种原因，存在安全隐患，有必要进行全面加固处理。

1 水库基本情况

长坨子水库位于彰武县城东北部，兴隆山乡长坨子村，省道彰康公路上游0.62 km，属养息牧河流域地河水系，原设计最大库容201.61万m3，是一座小型水库。水库控制流域面积28 km2，坝址以上控制河流长度8.70 km，河道平均比降2.44‰。水库现有2座溢洪道，分别建于1993年和2001年（1993年修建的称第一溢洪道，2001年修建的称第二溢洪道）。2座溢洪道结构形式基本一致，均为宽顶堰流型式，

长坨子水库是一座以防洪、灌溉为主，兼顾养鱼、旅游等综合利用的小型水库，有效灌溉面积0.13万hm2，养鱼水面821.70 hm2，可保护下游0.33万hm2耕地和县城内5万人口生命财产安全，以及省道彰康公路、辽宁移动通讯光缆、县经济工业园区和沈通高速公路的安全运行，是一座综合利用的小型水库。

2 存在问题

水库主要建筑物为大坝、溢洪道和输水洞。大坝为均质土坝，由主坝和副坝组成。主坝上游坡比为1∶1.50，下游坡比为1∶2.50。水库现有2座溢洪道，除堰前进口及堰后渐变段侧墙为浆砌石结构外，其余均为钢筋混凝土结构。水库有东西2座输水洞，均为坝下埋涵式，洞体断面为矩形，宽×高=0.80 m×1.00 m，钢筋混凝土结构。

长坨子水库兴建至今，由于历史原因和运用中的多种因素影响，存在问题较多，经过维修、加固、扩建，现第二溢洪道工程运行良好，无严重问题，其他工程问题较严重。严重威胁着下游人民群众生命财产安全，以及省道彰康公路、辽宁移动通讯光缆、县经济工业园区和沈通高速公路的安全运行。主坝：坝顶高低不平，高程没有达到设计要求；副坝坝坡严重缺土，存在着严重的安全隐患；主、副坝上游护坡石经过多年的冻融循环，风化破损严重，大部分坝面无反滤层，坝体土流失，需及时维修，还有730 m长段没有护坡；下游坝脚处没有排水体，要修建排水体。第一溢洪道已坏，不能正常泄洪，第二溢洪道泄量不足，进入主汛期水库随时有漫顶、垮坝的危险。输水洞已不能正常运行，严重危害大坝安全运行。

3 水库加固设计处理对策

修建溢洪道、输水洞时要修建围堰，根据水利部发布的《水利水电工程施工组织设计规范》，确定本次围堰工程级别为5级，洪水标准为5 a一遇。围堰采用土围堰，边坡采用1∶1.50。

3.1 坝体加固方案

根据大坝实测结果，设计主坝标准断面为∶坝高4 m，坝顶宽4 m，坝顶高程按规范《SL274-2001》计算，Y=R+e+A= 0.91+0.03+0.30=1.24 m，主坝坝顶高程=89.49+1.88=91.37 m，副坝坝顶高程=89.49+1.70=91.19 m。校核洪水位主坝坝顶高程=90.06+1.24=91.30 m，副坝：坝顶高程=90.06+1.10= 91.16 m。

主坝坝高4 m，坝顶宽4 m，上游坡比为1∶3，下游坡比为1∶2.50，上游采用干砌块石护坡，下游为草皮护坡，设计坝顶高程为90.67 m，防浪墙顶高程为91.37m，坝脚设排水体，排水体高1.50 m，内坡为1∶1，外坡为1∶1.50，顶宽1.50 m。副坝坝高3.43 m，坝顶宽3.00 m，上游坡比为1∶2.80，下游坡比为1∶2.80，上游采用干砌块石护坡，下游为草皮护坡，设计坝顶高程为90.67 m，防浪墙顶高程为91.19 m，设计取副坝防浪墙顶与主坝一致即为91.37 m，坝脚不设排水体。

主坝设计为30 cm干砌块石护坡，护坡石下铺设20 cm碎石垫层和10 cm粗砂垫层。主坝全部护坡，长度660 m，总护坡面积6 200 m2。副坝设计为30 cm干砌块石护坡，护坡石下铺设20 cm碎石垫层和10 cm粗砂垫层。副坝护坡至上游库区地面高程为89 m处，设计修建护坡长度750 m，剩余510 m由于水深较浅，风浪淘刷影响较小，故不进行护坡，总护坡面积6 500 m2。

3.2 溢洪道加固设计

设计拆除第一溢洪道，在原址新建净宽6 m的溢洪道，分两孔，每孔净宽3 m，进口底高程与第二溢洪道一致为87.49 m；维修第二溢洪道。

设计溢洪道的基本数据：净宽6 m，分2孔；渐变段长12.60 m，起始断面宽6.80 m，末端宽4.40 m，坡比为1/15，侧墙高由3.18 m降至2.80 m；陡坡及悬槽段长32.40 m，宽4.40 m，坡比为1/50，侧墙高由2.80 m降至2 m；溢洪道泄量Q=40.02 m3/s，堰顶高程87.49 m。悬槽段基础为桩基础，根据本地区50 a来经验，设计桩基长20 m，直径为φ0.80 m，桩间距6 m，两排，共6根。第二溢洪道：设计对桩基础剥蚀段外包，长度5 m，外包后直径达1 m，加固桩基础6根。

3.3 输水洞加固方案

洞顶填土高度H=2.12 m，浸润线距坝顶高度H1=1.56 m，坝体为砂壤土，饱和容重r饱=19.71 kN/m3，湿容重r湿= 18.53 kN/m3，浮容重r浮=10.29 kN/m3。土壤水下内摩擦角φ水下=19°。混凝土标号为C25，抗冻标号为F200。涵洞尺寸：净高hm=1 m，净宽B=1 m。在结构计算前，初估涵洞顶板及侧墙的厚度h为0.25 m，底板厚度h1为0.35 m。

按无压涵洞设计，第三种荷载组合情况（即库水位为正常高水位，闸门关闭，洞内无水的情况。）涵洞顶板的荷载q1=［r湿H1+r饱（H-H1）］×b=39.58 kN/m。涵洞侧墙的荷载：作用在涵洞侧墙上的有外水压力和土压力，并按照梯形考虑。水平压力总和P1=W1+E1=6.71+18.11=24.82 kN/m；P2= W2+E2=19.45+24.92=44.37 kN/m。底板上的荷载q2=q1+q自=39.58+33.64=73.22 kN/m。

重新修建东、西两侧输水洞，钢筋混凝土结构，洞径1 m×1 m，进口高程为87.30 m，重新设置钢闸门，更换启闭机。