建昌县小台子水库除险加固设计分析

郭芳琴

（阎王鼻子水库工程建设管理局，辽宁 朝阳 122000）

建昌县小台子水库除险加固设计分析

郭芳琴

（阎王鼻子水库工程建设管理局，辽宁 朝阳 122000）

对小台子水库挡水建筑物进行除险加固设计，解决水库主坝坝基渗漏、上游坝坡失稳、护坡石风化破碎严重、溢洪道结构失稳、溢洪道无消能设施等问题。通过对坝体加固、灌浆设计、溢洪道加固、输水洞加固等施工，达到预期目的。

小台子水库；除险加固；分析探究

1 概况

小台子水库坝址建在葫芦岛市建昌县黑山科乡境内，所在河流为六股河二级支流北沟河上。工程始建于1972年，当时依靠民工以人拉肩扛方式修建的水利工程，属于典型的“边勘测，边设计，边施工”的三边工程。该水库是一座以防洪为主、灌溉为辅的小（2）型水库。设计水库总库容19.16万m3，其中设计死库容1.6万m3，兴利库容10.6万m3，防洪库容17.76万m3。大坝坝址控制流域面积3.86km2，河长4.39km，河道比降6.62%，多年平均降雨量557mm，多年平均径流量96.5万m3。工程等级V等，主要建筑物级别5级，水库原设计标准20年一遇，校核标准300年一遇［1］。本次设计标准10年一遇，校核标准20年一遇，水库10年一遇设计洪水位107.61m，20年一遇校核洪水位107.97m，溢洪道最大下泄流量75m3/s，水库总库容19.16万m3。

水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、输水洞三部分组成。大坝主坝为黏土心墙土坝，坝长37m，坝顶高程108.24m，心墙顶高程106.84m，最大坝高14.88m，坝顶宽4.7m，大坝迎水面坡比自上而下分别为1∶2.12，1∶1.96，背水面坡比1∶2.04。大坝的迎、背水面均为0.3m厚的干砌石护坡，未设反滤层。副坝为原溢洪道位置，后来用混合料填筑而形成，副坝坝顶8.5m，坝高1.81m、坝顶宽3.5m，两侧坡比均为1∶1.5。

溢洪道位于大坝右坝端100m处，为岸边山体开凿的开敞式溢洪道。现状溢洪道进口段左岸设有一段36m的浆砌石边墙，其余均无防护和工程措施，没有修建堰体、底板及消能工建筑物。溢洪道总长155.9m。溢洪道进水口为反坡段长20m，溢洪道顶为梯型断面，高程105.9m，底宽15m。左侧为浆砌石边墙，边墙墙顶高程108.33m。右侧为山体开挖后的石壁，两侧山体均有风化脱落。小台子水库输水洞全长52m，为坝下埋管，洞径D=0.4m，进口底高程98.00m，出口底高程97.30m。在输水洞进口、出口设有闸门。建有工作桥一座［2］。

2 水库除险加固的必要性

小台子水库位于葫芦岛市建昌县黑山科乡境内，黑山科乡位于建昌县县境东南部，距县政府20km，面积121km2，人口1.7万。辖小台子、黑山斜、东梁杖子、北桥、二道河子、干沟、上地、下坡子、胜家窝铺、杨树底下、下坎子11个村委会。乡镇企业有商贸、运输、建材、建筑、饮食服务业等。农业主产玉米、高粱、谷子、小麦、豆类，兼产棉花、苹果，饲养生猪、牛、羊、禽类。

水库地理位置十分重要，不但保护着下游306国道、黑山科乡政府及周边群众生命财产的安全，还有200hm2耕地的防洪任务，如果不及时进行除险加固工作，一旦洪水来临，下游群众的生命财产安全将得不到保障，将会造成极大损失。

小台子水库下游控制灌溉面积200hm2，农业灌溉保证率75%。水库曾发挥了巨大的灌溉效益，然而由于存在病险问题，致使水库不能正常蓄水，不能发挥应有作用，使灌溉面积缩减，产量锐减。水库加固后，蓄水、养殖项目有望保证实施。并可适当发展旅游度假项目，能给当地百姓增加一定收入。因此有必要实施小台子水库除险加固工程。

3 工程设计

3.1 水库除险加固方案

3.1.1 坝体加固

本次设计主坝坝顶宽4.7m，坝长维持不变，仍为37m。坝顶高程108.24m，坝顶路面为混凝土路面，以2%的坡度坡向下游。上游坡设计坡比1∶2.5，干砌石护坡型式。下游坡设计坡比1∶2.04，干砌石护坡型式［4］。

副坝拆除重建，填筑合格土料，渗透系数不大于1×10-4cm/s，在迎水坡坝脚铺设土工膜。副坝设计坝顶宽度3.5m，坝顶高程108.24m，设置防浪墙，墙顶高程109.24m，坝长维持现状不变，仍为8.5m。上游坡设计坡比1∶2.5，下游坡设计坡比1∶2.5，上游坡护坡型式为干砌石护坡，下游坡护坡型式为草皮护坡［3］。

防浪墙设计墙顶高程109.24m，顶宽0.3m，底宽3.15m，高2.4m，每15m设一道沥青木板伸缩缝和橡胶止水，防浪墙钢筋选用φ14@300，防浪墙底坐落在黏土心墙上。

3.1.2 灌浆

本次大坝除险加固帷幕防渗灌浆帷幕中轴线基本沿工程勘察钻探主剖面线布置，起点桩号0+215.9终点桩号0+280.7，帷幕线水平总长64.8m。帷幕结构采用接地式，帷幕顶自坝基基岩顶面起，帷幕底进入弱风化安山岩层5m，且保证帷幕底进入透水率小于10Lu的弱透水层5m。施工平均钻孔深度17.0m，单孔灌浆深度8.0m。设计帷幕结构采用接地式，设计灌浆孔孔距3m，帷幕厚度2m，采用双排直线间次等距布孔，分3次施工，逐次加密，总计施工46孔。检查孔选在压水试验成果、灌浆注入量偏大、灌浆情况不正常及有代表性的部位。检查孔数宜为总灌浆孔施工的10%，灌浆结束后14d后进行。检查孔应从上至下逐段压水，最后全孔灌浆，灌浆压力选择1.0MPa。

3.1.3 溢洪道

进口段长25m，底宽由25m缩窄到15m，进口段新建混凝土边墙，新建30cm厚的混凝土底板，钢筋网选用φ14×φ14@300。新修宽顶堰，长10m，宽15m，堰为C25钢筋混凝土结构。边墙为混凝土边墙，钢筋网选用φ14×φ14@300。陡槽段底宽为由15m缩窄到10m，长143m，底板为30cm厚C25混凝土，边墙采用混凝土边墙，钢筋网选用φ14×φ14@300。消能段为挑流消能，C25钢筋混凝土结构，钢筋网选用φ14×φ14@300。

3.1.4 输水洞

在原有输水洞体维持现状不变，输水洞进出口金属结构全部更换，启闭房拆除重建，重建检修室，重建启闭塔与大坝之间的交通桥，重新修建输水渠［5］。

3.2 上坝抢险路设计

小台子水库目前没有上坝抢险路，只有一条乡间土路与大坝相连，遇阴雨天气泥泞难行。本次加固设计一条使大坝与公路相连的上坝防汛抢险路。上坝抢险路长240m，防汛路从水库管理房，经过大坝连接公路。防汛路面层为18cm厚C25混凝土面层，宽度4.5m，以下依次为15cm的水泥稳定砂砾基层及16cm厚砂砾垫层。路两侧设浆砌石排水沟，排水沟高0.4m，底宽0.4m，边坡1∶1。

3.3 观测设备

按照《辽宁省小（2）型水库除险加固工程初步设计报告编制规程》的规定，本次除险加固增设水文水情观测系统，在坝址处设雨量站，安装自记雨量计1台；设置水位站1处，安放标准观测水尺1组。

4 工程概算及施工工期

小台子水库除险加固工程总投资219.98万元。其中建筑工程176.30万元；机电设备及安装9.54万元；金属结构及安装9.10万元；临时工程3.00万元；独立费用22.04万元。本工程以开工年的2月为施工准备期，当年3月工程正式开工，9月底工程竣工，总工期为6个月。

5 结语

（1）本项目对小台子水库现状及存在问题进行了分析，提出了除险加固的必要性，并具体说明了除险加固改造的解决方案。

（2）通过此次工程，小台子水库提高了流域的防洪减灾能力，同时消减了北沟河洪峰。水库建设至今，发挥了显著的经济效益、社会效益和生态效益。

［1］吴新广.北方地区小型水库土石坝的除险加固技术措施［J］.黑龙江科技信息，2016（1）：235-235.

［2］李敏，马云军，周如瑞.水库设计洪水过程线修匀方法及应用［J］.水电能源科学，2013（6）：46-47.

［3］赖历青.小型水库土坝施工中除险加固研究与探讨［J］.河南水利与南水北调，2016（3）：58-59.

［4］敖立国，刘春雨.防渗施工技术在水利工程中的重要性及应用探析［J］.内蒙古科技与经济，2013（21）：97-98.

［5］吕清华.小型水库除险加固问题与对策分析［J］.科技致富向导，2009（18）：54-54.

（责任编辑：王艳肖）

Analysis of the reinforcement design of Jianchang County Xiaotaizi Reservoir

GUO Fang-qin
（Yanwang BiziReservoir Engineering Construction Administration，Chaoyang 122000，China）

The XiaotaiziReservoir is carried out the reinforcement design on thewater retaining，and to solve problems such as the seepage in main dam dam foundation，upstream dam slope instability，slope protection stone detrition，spillway structure instability and spillway without energy dissipation facilities.Through the construction of dam reinforcement，the grouting design，spillway reinforcement，strengthening tunnel，the construction gets the anticipative goal.

XiaotaiziReservoir；reinforcement；analysis and explore

TV222

：B

1672-9900（2017）04-0069-03

2017-05-18

郭芳琴（1985-），女（汉族），山西晋城人，工程师，主要从事水利工程建设与管理工作，（Tel）15304215797。