探究北票市小型病險水庫加固原因

馬自學,姚麗紅

(1.遼寧省北票市水利勘測設計隊,遼寧北票 122100;2.沈陽農業大學高等職業技術學院,沈陽 110122)

為實現中央提出的在2008年開始3a內完成重點小(1)型病險水庫除險加固任務的目標,北票市水務局委托北票市水利勘測設計隊在 2005年完成北票市小(1)型水庫普查的基礎上,已于 2007年依據《水庫大壩安全鑒定辦法》水管[1995]8號文件及《水庫大壩安全評價導則》(S L 258-2000)的規定進行安全評價,完成了小(1)型水庫大壩安全綜合評價和大壩安全鑒定工作,并在 2008年完成我市的東山嘴水庫、喇嘛營水庫、黃土坎水庫、二道溝水庫、石門子水庫、大營子水庫等六座病險小(1)型水庫的除險加固工程初步設計報告。遼寧省水利工程建設技術審核中心于 2008年 8月完成了對東山嘴水庫除險加固工程初步設計的審查,核定工程造價為 481.44萬元。其余 5座按照規劃加固的順序正在審核中。現就我市小(1)型病險水庫加固原因進行認真研究,深入探索總結如下,供大家參考:

1 防洪標準低

北票市小(1)型水庫均建設于 20世紀 70年代初期,原設計標準是20 a一遇,校核標準是200 a一遇。水庫的集水面積都較小,所在的流域均沒有水文資料,水庫本身也無水文觀測資料,屬于小流域設計洪水推求。本次加固設計依據1998年遼寧省水文水資源勘測局出版的《遼寧省中小河流(無資料地區)設計暴雨洪水計算方法》中的推理公式法進行計算復核水庫的設計洪水成果,推求設計洪水過程線。經計算實際壩頂高程均高于校核洪水位加上(《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(S L 252-2000)中的永久性擋水建筑物安全加高)0.6 m,故該水庫壩頂高程滿足規范要求;水庫壩體其黏土心墻防滲體頂高程均在設計靜水位加超高(《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(S L 252-2000)中的永久性擋水建筑物安全加高)0.6 m以下,又低于校核洪水位,故防滲體頂高程不滿足規范要求;又因防浪墻與壩體防滲體頂沒有緊密結合,與心墻之間存在隔離層,高于心墻頂的洪水存在漏水的可能,不滿足規范要求。因此北票市小(1)型水庫的防洪標準低,需要進行加固。

2 土壩壩體邊坡不穩定

根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(S L 252-2000)水庫的防洪標準,北票市屬低山丘陵區,水庫大壩擋水高度均高于15 m,且上下游最大水頭差均 ＞10m,故應按山區、丘陵區土石壩確定洪水標準,按30 a一遇洪水標準設計,按300a一遇洪水標準校核。根據大壩現狀的實際運行條件、土壩土料計算指標和水位參數,以及《碾壓式土石壩設計規范》(S L 274—2001)中的相關規定,計算工況在正常運用條件(正常高水位、設計洪水位、庫水位在壩高 1/3處、庫水位由設計洪水位降至死水位四種)和非常運用條件(校核洪水位、校核洪水位降落至死水位、正常運用遇 7°地震共 3種)下的穩定計算,邊坡穩定計算采用中國水利水電科學研究院的《土石壩邊坡穩定分析程序(S T A B 95)》計算。通過計算結果發現計算安全系數中有小于規范允許的安全系數的情況,說明土壩壩體邊坡不穩定,所以土壩壩體的邊坡需要加固。

3 金屬結構不安全

通過現場檢查發現輸水洞工作及檢修閘門的操作室破損嚴重;水庫金屬結構為輸水洞進口閘門和啟閉設備,啟閉機年久失修,不能正常工作;工作閘門及檢修閘門漏水嚴重。閘門多年失修,磨損銹蝕嚴重無法正常使用,影響供水工程的正常運用。

4 其它原因

北票市小(1)型水庫建成使用時間均超過30 a,還普遍存在以下問題:壩體壩面沉陷破損;溢洪道邊墻高度低,底板損毀嚴重,溢洪道進口水流條件不好,出口沒有修建消能防沖設施和尾水堤;輸水洞進口淤積,出口消力池漏水,影響工程輸水。

5 水庫除險加固方案

針對北票市小(1)型水庫存在的病險情況,提出本次水庫除險加固方案。

5.1 壩體加固方案

壩頂位置及寬度保持不變,迎水坡由上至下變為 1∶2.25和 1∶2.5,采用加大一級壩坡,二級壩坡采取拋石護坡的方式;背水坡坡比由上至下變為 1∶2.0和 1∶2.25,采用加大一級壩坡,二級壩坡亦培厚。黏土心墻頂高程澆筑加高至校核洪水位,采用鋼筋混凝土(C 20)結構,拆除重建防浪墻,使心墻與防浪墻結合緊密,迎水坡重新設置反濾層和塊石護坡;背水坡采用碎石護坡,壩腳設置棱體排水。

5.2 溢洪道加固方案

溢洪道原底板鋼筋混凝土拆除重建;邊墻高度不滿足的部分,在風化破損巖面開挖成 1∶0.1邊坡后,采用風鉆鉆孔2 m深1m間距梅花形砂漿錨桿錨固,在縱橫向配置均為Ф12@25 c m鋼筋網后,采取5 c m厚巖石面噴漿處理。挑流鼻坎下游側河道設置石籠護底,比降采用 9‰,與下游河道相連;為防至尾水淘刷壩腳,壩體側設置石籠導流壩。

5.3 輸水洞加固方案

輸水洞進口設置龍抬頭(圓形鋼筋混凝土結構)與原有輸水洞連接,由M10漿砌塊石承起。啟閉機室拆除重建,棧橋和出口消力水池維修。更換啟閉設備和更新兩道閘門。

[1] 袁作新,等.水力計算[M].武漢:湖北科學技術出版社,1992.