墻夼水庫除險加固工程新建溢洪閘方案優選

王境之 ，李繼業 ，臧運存

(1.諸城市墻夼水庫管理局，山東 諸城 262300，2.諸城市石門水庫管理局 山東 諸城 262300)

墻夼水庫是山東省重要的大型水庫，也是全省為數不多的幾座無閘控制的大型水庫之一，且該水庫為東西連環庫，水庫調洪計算較為復雜。該庫壩址又處于地震動峰值加速度0.2g區，相應地震烈度8度。該水庫的除險加固工程方案的比選在山東省水庫加固中具有代表性，而溢洪閘工程加固方案是整個工程加固設計的關鍵和重點，本文通過溢洪道加固方案及對樞紐加固總投資的影響分析，提出了經濟合理的加固方案。

1 工程概況

墻夼水庫位于諸城市枳溝鎮墻夼村西南，濰河干流上游，水庫工程建于1959年10月，1960年8月竣工蓄水，是一座以防洪、灌溉為主，結合養殖、發電等綜合利用的大(2)型水庫，控制流域面積656km2。“三查三定”核定水庫百年一遇洪水設計，PMP洪水校核，總庫容 3.28億 m3，興利庫容 8500萬 m3，死庫容194萬m3。主要包括東庫大壩、西庫大壩、溢洪道、東庫放水洞、西庫放水洞、水電站等部分。由于水庫始建標準低，工程質量差，水庫蓄水后，僅進行了局部維修和加固，一直帶病運行，2007年4月經安全鑒定，被評定為險庫，屬三類壩，同年，被列入國家病險水庫除險加固專項規劃。

2 水庫存在的主要病險問題

經安全鑒定，墻夼水庫主要存在以下病險問題：東、西壩防浪墻基礎均未與防滲體緊密連接，水庫防洪能力不滿足規范要求；壩基存在嚴重的滲透變形問題；壩殼砂礫石相對密度低，存在地震液化可能。放水洞漿砌石廊道與壩體間存在接觸流失問題，危及大壩安全等。溢洪道基巖風化破碎，抗沖能力低，無消能工，退刷破壞嚴重，現有防沖設施不滿足要求。溢洪道未設閘，不能充分發揮工程防洪效益。溢洪道交通橋標準低，砼構件碳化、裂縫嚴重，鋼筋裸露、銹蝕，橋臺沉降變形。東、西庫連通溝低水位時過水斷面不足，交通拱橋標準低。溢洪道工程不能安全運行。

3 溢洪閘加固方案分析

3.1 溢洪道建閘控制的必要性

墻夼水庫是峽山水庫的上游水庫，大壩的安全與否對下游沿河人民生命財產的安全起著至關重要的作用。鑒于溢洪道的重要性及其存在的工程問題，急需對溢洪道進行加固處理，末端增加消能設施。因此，擬定以下兩個方案進行比較。

3.1.1 不建閘方案與建閘方案比較

1）不建閘方案。根據溢洪道現狀情況，不新建溢洪閘，維持開敞式溢洪道，根據調洪計算成果，工程布置如下：原溢洪道交通橋拆除，于橋址處新建8跨13m的交通橋，橋面凈寬7m，人行道寬1m，總寬9m。荷載等級為公路Ⅱ級。原溢洪道子槽拆除，新建鋼筋砼泄槽。溢洪閘上游引水渠段底寬100m，長190m，渠底高程為98.50m，樁號為0-190～0+000。其中0-100～0-40范圍內渠底采用M10漿砌石護砌，0-40～0+000范圍內渠底采用鋼筋砼鋪蓋，厚0.3m。兩岸邊坡采用M10漿砌石擋土墻護砌。0+000～0+079為鋼筋砼泄槽段，泄槽底寬 100m，0+000～0+044段底坡 1:100，0+044～0+079段底坡 1︰10，邊墻為鋼筋砼扶壁式擋土墻及鋼筋砼懸壁式擋土墻，墻頂至溢洪道頂部采用噴射砼護砌，泄槽末端接挑流鼻坎，鼻坎反弧半徑 25m，轉角 25°，后為沖坑段，出水渠邊墻采用M10漿砌石結構。

2）建閘方案。根據溢洪道現狀情況，擬在溢洪道上新建溢洪閘進行控制，并于閘上新建交通橋。工程布置詳見推薦方案（五孔閘方案）的工程布置。水庫建閘后控制溢洪道20年一遇洪水下泄流量為786m3，50年一遇洪水下泄流量為 1000m3，超過 50年一遇洪水，為確保大壩安全，溢洪閘閘門敞泄。

3.1.2 蓄水量比較

諸城市是在改革開放中迅速崛起的新興城市，用水量呈逐年增加的趨勢，遠期城市用水不滿足要求，在水資源十分寶貴的今天，建閘后水庫可以抬高1m的汛后水位，增加蓄水量近 2000萬 m3，相當于增加一個中型水庫，可增加效益360萬元。

3.1.3 兩方案經濟技術比選（見表1）

表1 溢洪道方案比較表

為充分發揮水庫效益，在確保水庫安全的情況下盡量減少水庫行洪下游河道的壓力，保護水庫下游人民的生命財產安全，充分合理的利用水資源，經過以上經濟技術比較，本次設計選用建閘方案。

3.2 建閘方案擬定

1）方案一：7孔閘方案：總凈寬70m，閘底板高程98.20m，每孔凈寬10.0m；

2）方案二：5孔閘方案：總凈寬50m，閘底板高程95.50m，每孔凈寬10.0m；

3）方案三：3孔閘方案：總凈寬36m，閘底板高程93.50m，每孔凈寬12.0m。

3.3 泄流能力及洪水調節計算（見表2、3、4）

表2 水庫設計洪水調節計算成果表（7孔閘）

表3 水庫設計洪水調節計算成果表（5孔閘）

表4 水庫設計洪水調節計算成果表（3孔閘）

3.4 建閘方案布置

1）方案一：在開敞式溢洪道上新建7孔溢洪閘，溢洪閘包括上游引水渠，閘室段，下游泄槽段，挑流消能段和下游河岸防沖護砌段。閘底板高程98.20m，閘墩頂高程108.80m，上游引水渠長 174m，閘室段長16.0m，下游泄槽段長45m，挑流段長22m。閘墩頂設鋼筋砼排架，機架橋頂高程113.80m，閘室下游端設5跨交通橋，交通橋凈跨10m，橋面凈寬7.0m。可比項投資：902.8萬元。

2）方案二：在開敞式溢洪道上新建5孔溢洪閘，溢洪閘包括上游引水渠，閘室段，下游泄槽段，挑流消能段和下游河岸防沖護砌段。閘底板高程95.50m，閘墩頂高程 108.80m，上游引水渠長 174m，閘室段長16.0m，下游泄槽段長79.0m，挑流段長11.30m。閘墩頂設鋼筋砼排架，機架橋頂高程115.20m。閘室下游端設5跨交通橋，交通橋凈跨10m，橋面凈寬7.0m。可比項投資：1050.9萬元。

3）方案三：在開敞式溢洪道上新建3孔溢洪閘，溢洪閘包括上游引水渠，閘室段，下游泄槽段，挑流消能段和下游河岸防沖護砌段。閘底板高程93.50m，閘墩頂高程 108.80m，上游引水渠長 174m，閘室段長16.0m，下游泄槽段長 85.0m，挑流段長 15.5m。閘墩頂設鋼筋砼排架，機架橋頂高程116.30m。閘室下游端設3跨交通橋，交通橋凈跨10m，橋面凈寬7.0。可比項投資：1178.5萬元。

3.5 方案比較（見表5）

表5 溢洪道建閘三方案比較表

在表5三個方案中，方案一閘門擋水0.3m，擋水太低，對中小洪水的控制能力太差；方案三閘門擋水5.0m，擋水最高，但是閘墩高度太高對結構抗震最不利。在滿足建閘要求的前提下本次設計選用投資適中的方案二。

4 溢洪閘加固設計主要技術參數

原溢洪道交通橋拆除，于橋址處新建溢洪閘，溢洪閘上游引渠段底寬56m，長250m，其中靠近鋪蓋段的60m范圍內渠底采用M10漿砌石護砌，兩岸山坡采用M10漿砌石護砌。閘室上游兩側做圓弧翼墻，墻頂高程108.8m，形成裹頭，墻身伸入兩側山體基巖內，與兩側山體擋墻相連接，形成一個完整的防滲體系。閘室采用水平防滲，水平鋪蓋長30m，厚0.5m，底板高程95.50m。閘室邊墩用粘土回填，頂寬2m，邊坡1:1，與兩側壩體連接。新建溢洪閘為鋼筋砼結構，共5孔，每孔凈寬10m，總寬56m。閘室總長16m，閘底板頂高程95.5m，底板采用分離式結構。大底板寬5.5m，厚1.5m，小底板寬 6.0m，厚 0.8m，閘墩頂高程108.8m，閘墩上游端為流線形，下游端為半圓形。工作閘門采用平板鋼閘門，檢修閘門采用疊梁式平面鋼閘門。機架橋頂高程115.2m，上設啟閉機房，為減輕結構自重，有利于抗震穩定，機房采用鋼筋砼框架、彩板圍護的輕型結構，閘上游設檢修便橋，寬1.5 m。機架橋的下游設交通橋，為簡支板型式，橋面頂高程108.8m，凈寬7.0m，交通橋中心線與壩軸線一致。 閘室兩側建有橋頭堡，磚混結構，條形基礎，共2層。

溢洪閘后接鋼筋砼泄槽段，泄槽底寬56m，0+000～0+044 段底坡 1:100，0+044～0+079 段底坡 1∶10，邊墻為鋼筋砼扶壁式擋土墻及鋼筋砼懸壁式擋土墻，泄槽末端接斜挑流鼻坎，經多次模型試驗，確定鼻坎反弧半徑25m，轉角 25°，坎頂高程 92.97m，后為沖坑段，出水渠邊墻采用M10漿砌石結構。

5 結 語

水庫加固設計中，溢洪閘工程是整個樞紐工程的關鍵和重點，它與大壩加固方案相互影響，相互制約，不僅影響工程的加固效果與加固投資，還直接關系水庫泄洪對下游沿河及庫區的淹沒影響，應多方案綜合分析比較后確定最佳方案。