淺談青龍縣抄道溝水庫除險加固工程建設

董殿江

摘 要:結合抄道溝水庫地質勘查報告,制定了適宜該工程的除險加固設計方案。對攔河壩、溢洪道加固;輸水洞改造;左岸上壩路改建;金屬結構、電氣設備改造等工程。實踐證明,該工程除險加固效果良好,消除了水庫安全隱患,有效發揮了其防洪、灌溉等綜合效益。

關鍵詞:水庫大壩除險加固效果較好

中圖分類號:TV697 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(c)-0103-01

1 工程概況

抄道溝水庫座落在青龍縣境內的沙河支流上,壩址位于河北省秦皇島市青龍縣八道河鎮抄道溝村,壩址以上控制流域面積12.1km2,現狀水庫總庫容155.4萬m3,是一座以防洪為主,結合灌溉、發電和養殖等綜合利用的小(1)型水庫。水庫于1969年動工興建,1972年主體工程完工。

水庫樞紐工程主要由攔河壩、溢洪道、放水洞和電站四部分組成。攔河壩壩型為干砌石重力墻堆石壩,壩頂高程191.94m,最大壩高39.0m,壩頂長112m,寬4.0m,壩頂上游設有漿砌石防浪墻;溢洪道位于攔河壩左側,為側槽式溢洪道;溢流堰堰型為實用堰,堰頂高程189.06m,堰頂凈寬46.0m,側槽長42.0m;輸水洞位于攔河壩右岸,由進口段、壩內埋管段和壩外鋼管段組成。

2 工程除險加固前存在問題

抄道溝水庫建成運用30年來,在防洪、灌溉及養殖等方面發揮了較為明顯的效益。但由于水庫屬“三邊”工程,存在著很多影響大壩安全的問題。

①壩體及上下游壩坡抗滑穩定性均不滿足要求。

②大壩變形嚴重,上游面產生嚴重縱橫裂縫,防滲體被破壞,危及大壩安全。

③溢洪道出口離壩腳太近,影響壩腳安全;輸水洞壩外混凝土管強度不滿足要求。

④輸水洞檢修閘閥銹蝕嚴重,不能工作,金屬機電結構老化失修,超期服役。

⑤大壩缺少安全監測設施,不能進行正常觀測;管理設施簡陋。

3 工程地質條件

3.1 攔河壩工程地質條件

壩址區地質結構劃分為2個工程地質單元:

第①工程地質單元:第四系全新統人工堆積碎石(rQ4),灰白色,碎石含量80%～90%,含少量壤土和砂粒。層厚3.2～42m,層底高程148.54～188.04m。

第②工程地質單元:燕山期侵入體弱風化斑狀花崗巖(γ),灰白色,斑狀結構,塊狀構造,厚度大于11.8m,底板高程低于137.14m,在壩址區分布普遍,勘探深度內未揭穿。

3.2 溢洪道工程地質條件

溢洪道地表出露及鉆孔揭露地層分為兩個方面,分述如下:

①斑狀花崗巖:灰白色,斑狀結構,塊狀構造,強、弱風化,強風化厚約0.3～0.5m,局部可達1.0～1.5m。

②人工堆積碎石、填筑漿砌石:漿砌石主要分布于溢流堰混凝土蓋板底部,厚約0.3m,現狀漿砌石里的砂漿僅局部有部分殘留。

4 工程設計標準

根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000)劃分,屬小(1)型水庫,工程等別為Ⅳ等,主要建筑物按4級設計。根據《防洪標準》(GB50201-94),確定水庫的設計標準為50年一遇洪水,校核標準為300年一遇洪水。抄道溝水庫庫區地震動峰值加速度為0.05g,相當于地震基本烈度Ⅵ度區,根據《水工建筑物抗震設計規范》(SL5073-2000),建筑物的地震設計烈度為6度。

5 工程的除險加固設計

5.1 攔河壩加固設計

攔河壩為干砌石重力墻堆石壩,攔河壩加固項目主要包括上部壩體部分拆除重建和放緩下游壩坡,新建上游混凝土防滲面板及壩頂改建等。

(1)壩體改建加固。壩體改建主要項目包括上部壩體部分拆除重建、放緩下游壩坡及壩頂改建等。

本次加固將攔河壩上游重力式干砌石擋墻和下游堆石體的分別拆除至高程186.0m和181.0m,高程186.0m以上壩體均采用干砌石砌筑,高程186.0m以下壩體采用溢洪道等開挖石方填筑,最大粒徑不超過0.6m,壓實后孔隙率小于25%。

(2)新建上游混凝土防滲面板。新建防滲面板混凝土等級C25W8F200,頂部厚度0.5m,上游坡比1:0.6,下游坡比1:0.57,下游側采用Φ20插筋和錨筋分別與原壩體連接,間距、排距均為1.0m,梅花型布設。混凝土面板基礎嵌入建基面1.0m,面板與基巖間采用兩排Φ20錨筋連接。混凝土面板設橫、縱變形縫,縫距為15m。

5.2 溢洪道工程

溢洪道由溢流堰、側槽段、水平調整段和泄槽段以及消能段五部分組成,全長122.5m,兩側開挖邊坡1:0.3;溢流堰堰頂高程188.0,凈寬46.0m;溢流堰下接側槽段,長42.0m,首端底寬5.0m,末端底寬10.0m,底高程180.8m～180.37m;側槽段下游為長16.5m水平調整段和長52.0m的泄槽段,底寬均為10.0m,底高程182.37m～177.77m;消能段位于泄槽段下游,長11.0m,底寬10.0m。

5.3 輸水洞工程

改建后輸水洞進口底高程仍為162.94m,孔口尺寸0.6×1.0m(寬×高),采用鋼筋混凝土結構接長至新建防滲面板外部,進口處設攔污柵。下游壩坡出口進人廊道由于下游壩坡放緩接長段長4.0m,采用鋼筋混凝土結構,城門洞形,寬和高均為2.0m,壁厚30cm;輸水洞出口接長段長12.0m,壩內洞身采普通焊接鋼管外包鋼筋混凝土方案,鋼管型號DN600×8mm,外包鋼筋混凝土厚30cm,混凝土等級C25W6F50;鋼筋混凝土基礎與堆石接觸范圍設厚15cm的碎石墊層。

5.4 工程觀測

本次加固水庫設置的觀測項目主要包括攔河壩壩頂垂直和水平位移觀測、攔河壩壩體和壩基滲流壓力觀測以及庫水位觀測。

滲流壓力觀測采用測壓管,沿壩軸線各布設1個壩體和壩基滲流壓力觀測斷面。壩頂水平位移觀測采用前方交會法測量,測點布置同垂直位移測點,工作基點和校核基點各設2個。

5.5 金屬結構改造設計要點

抄道溝水庫除險加固工程涉及金屬結構的改建項目為輸水洞進口攔污柵及出口控制閘閥。

改建后的放水洞進口底高程為162.94m,進口設置攔污柵,孔口尺寸為0.6m×1.3m(寬×高);出口設置2臺閘閥,位于大壩下游控制室內,手動操作。

6 結論

通過分析該工程的安全隱患所在,依據規范對大壩壩坡穩定、滲透穩定性進行了分析,在攔河壩工程、溢洪道工程、輸水洞工程施工中嚴格按施工填筑參數控制壓實質量、鋪筑厚度、材質級配等各項指標。工程加固后至今運行良好,故實踐證明其所采取的除險加固措施達到了設計要求,取得了較好效果,值得推廣。

參考文獻

[1] SL174-96.水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范[S].

[2] 河北省水利水電勘測設計研究院.青龍縣抄道溝水庫除險加固工程初步設計報告(核定稿),2008(12).

[3] 河北省水利水電第二勘測設計研究院.青龍縣抄道溝水庫除險加固工程施工圖審查意見書,2009(1).