北甘泉水庫樞紐工程除險加固綜述

田曉卿

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

北甘泉水庫樞紐工程除險加固綜述

田曉卿

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

介紹了平順縣北甘泉水庫工程現狀，針對水庫運行存在的主要問題，提出對水庫大壩、溢洪道、輸水洞和交通橋進行加固改造，改造完成后，有效消除了水庫的安全隱患，改善了原庫區附近的交通環境，并使水庫更好地服務于農業灌溉生產，可為類似工程提供參考。

除險加固；大壩；小型水庫

1 概況

北甘泉水庫位于平順縣苗莊鎮北甘泉村西南，東距平順縣城20km，處于平順、壺關兩縣交界處的海河流域濁漳河支流南大河上。多年平均降水量585.4mm，多年平均輸砂量4.65萬t，是一座以防洪為主，兼顧農業灌溉的?。ㄒ唬┬退畮臁?/p>

北甘泉水庫始建于1958年5月，1959年8月竣工。樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水洞等建筑物組成。水庫大壩為碾壓式均質土壩，現狀壩頂高程951.40m，河床高程920.90m，壩高30.50m，壩頂長130m，壩頂寬5.4m，壩頂未設防浪墻，大壩上游壩坡1∶2.5，為干砌石護坡，下游壩坡1∶2.5，為草皮護坡，壩基無防滲工程；原溢洪道位于庫區左側，溢洪道進出口為開挖土槽，控制段為漿砌石涵洞，無控制，涵洞進口底高程為944.50m，洞長19.5m，寬4m，高4.75m，設計最大泄量87m3/s；輸水洞位于大壩左岸，進口底高程925.5m，進口段為漿砌石臥管，庫區淤積面以上現有臺階式放水口20個，平面長度26.6m，垂直高度9.3m，寬1.6m，孔徑0.3m，洞身段為漿砌石城門洞型涵洞，洞長 122.55m，斷面尺寸（寬×高）0.5m×1.05m，輸水流量0.19m3/s。

2 存在問題

大壩自建成運行以來，進行過兩次除險加固，第一次為1962年冬季，在庫區左側開設了溢洪道；第二次為1975年8月—1976年5月，對大壩進行了加高培厚，加高厚度1m。

2010年11月進行了北甘泉水庫安全鑒定，復核了大壩防洪標準，計算分析了大壩的滲透穩定及壩坡穩定，并對水庫其他問題進行了分析與評價，經專家評審鑒定，大壩定為三類壩。

水庫目前存在的主要問題有：水庫不滿足規范要求的300年一遇校核洪水標準；下游壩坡不滿足穩定安全系數要求；大壩上游干砌石護坡損毀嚴重；無排水設施；無防浪墻；原溢洪道進出口坍塌淤積嚴重，控制段涵洞過水能力不足，嚴重影響泄洪；輸水洞進出口淤積；大壩無安全監測設施。

3 樞紐工程布置及除險加固設計

3.1 大壩加固設計

大壩原設計為均質碾壓土壩，壩高30.5m，壩頂長130m，壩頂寬5.4m，壩頂高程951.40m。經復核，大壩壩頂高程高于最高庫水位951.35m，因此大壩不需要加高，但下游壩坡不滿足穩定要求，需培厚并將原設計邊坡調整為1∶2.75和1∶3.0，高程938.0m處設置2.5m寬的馬道，下游壩坡清除雜草并開挖成臺階然后填筑土料，高程928.00m以下設貼坡排水。

大壩培厚后壩頂寬不變，壩頂采用砂石路面，厚15cm，路面橫坡2%，坡向下游側，以排除壩頂面積水。壩頂上游側設M7.5漿砌石防浪墻，墻頂高出壩頂0.9m，墻頂厚0.5m，頂高程952.30m。防浪墻基礎采用擴大基礎，基底寬1.34m，伸入壩體1.6m。防浪墻每隔10m設一道伸縮縫，縫寬2cm，縫內充填高密度聚乙烯閉孔板。壩頂下游側設M7.5漿砌石排水溝。

大壩原設計上游壩坡為干砌片石護坡，厚0.3m，護坡下部為0.25m厚砂礫料墊層。現護坡破損嚴重，墊層被淘刷。設計將干砌石護坡及其墊層拆除，重新鋪設30cm厚的干砌石，下設30cm厚的砂礫石墊層，要求級配連續。護坡塊石料選用有較強抗冰凍能力和較高抗風化能力的石料，厚度30cm。

大壩表面變形觀測包括壩面沉降觀測和壩面水平觀測。橫斷面共設3個，樁號分別為0+024，0+070，0+110。觀測縱斷面共設3個，分別在上游壩坡正常蓄水位以上947.0m高程，壩頂下游側944.0m高程，下游坡935.0m馬道外側分設1個。大壩兩岸每排測點的延長線各布置一個工作基點和一個校核基點，共設測點12個，這些測點兼作水平位移和沉降觀測測點。

3.2 原溢洪道加固設計

原溢洪道泄洪涵洞原設計為無壓涵洞，但經常有壓運行，本次將涵洞內襯30cm厚鋼筋混凝土改造為有壓過水涵洞，同時對涵洞底清淤，進出口坍塌部分清除，陡岸坡按1∶0.75進行削坡處理。

溢洪道由引渠段、控制段、泄槽段、消力池及海漫段組成。

溢洪道除海漫段采用鉛絲籠石外，其余各段均選用漿砌石結構，并在控制段、泄槽段和消力池段的迎水面襯砌0.2m厚的C30混凝土進行防護。引渠段長24m，采用0.5m厚漿砌石護底護坡。

控制段長43.3m，平底，矩形斷面，底寬10.0m，邊墻為重力式，高度4.4m，墻頂與壩面齊平，頂寬0.3m，墻背坡1∶0.5；底板與邊墻分離，混凝土襯砌厚度0.2m。

泄槽總長107.51m，陡槽坡度1∶4.0，矩形斷面，底寬10.0m，邊墻為重力式，高度3.0～4.4m，墻背坡1：0.5。墻頂與壩面齊平，寬0.3m，底板厚0.5m，下設碎石墊層厚0.2m。邊墻及底板襯砌混凝土厚0.2m。

消力池長47.20m，平底，底高程920.3m，矩形斷面，底寬10.0m，池深2.5m，邊墻與底板分離，邊墻為重力式擋土墻，墻高4.5～7.5m，墻頂寬0.3m，迎水面為直墻，墻背坡1∶0.5。消力池底板上游長23m段厚1.6m，下游長23m段厚0.6m。邊墻及底板襯砌混凝土厚0.2m。

為消除消力池段尾部剩余能量，在消力池以下設20.0m長海漫段，采用鉛絲石籠對河床底部進行防護。

為排除溢洪道底板下滲水和該段壩體下游滲水，在消力池底部設排水孔，呈梅花形布置，孔距、排距均為3m。溢洪道底板順水流方向共設2道縱縫，垂直水流方向每10m設一道橫縫，縱、橫縫內均設橡膠止水，縫內填充聚乙烯閉孔板。泄槽段縱、橫縫下設直徑100mm排水花管，外包無紡布。

3.3 輸水洞加固設計

輸水洞進口臥管下部淤積，上部基本完好，僅蓋板損壞丟失；洞身段結構完好、出口段淤積。加固設計對輸水洞進出口及洞身段清淤，更換臥管蓋板，并配備手搖卷揚機，人工輔助啟閉蓋板。出口延長漿砌石涵洞至壩下游坡腳外，后接輸水渠道。

3.4 交通橋設計

交通橋位于溢洪道控制段，以聯通原左岸上壩公路，交通橋采用預應力空心板橋，橋面為厚50cm的C30預應力混凝土板，上設15cm厚混凝土鋪裝層。交通橋為單跨，跨度10m，兩側設C25混凝土橋臺。

4 結語

通過對北甘泉水庫大壩、溢洪道、輸水洞及交通橋的加固改造，消除了水庫原來的安全隱患，改善了原庫區附近的交通狀況，為當地的農業灌溉做出了重要的貢獻。

TV697.3

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1004-7042（2011）09-0051-02

田曉卿（1980-），男，2003年畢業于太原理工大學水利水電工程專業，工程師。

2011-07-17；

2011-08-22