桐柏縣小杉坡水庫除險加固工程措施

田心勇 陳東彥 許露予 李 冉

（桐柏縣水利局，河南 桐柏 474750）

0 引言

小杉坡水庫位于桐柏縣黃崗鄉高店村的淮河支流流動河上，屬淮河流域。該水庫于1965年1月動工興建，1966年5月竣工。壩址以上控制流域面積2.3km2。小杉坡水庫工程等別為V等，主要建筑物級別為5級，水庫本次除險加固工程設計防洪標準為20年一遇設計，200年一遇校核，校核洪水位197.83m，相應庫容78.7萬m3；設計洪水位197.08m，相應庫容為69.1萬m3；興利水位195.2m，興利庫容50.2萬m3；死水位186.00m，死庫容為2.2萬m3。水庫主要建筑物有大壩、溢洪道和輸水洞等，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、水產養殖等為一體的綜合利用小（2）型水利樞紐工程。

水庫大壩為均質土壩，水庫原設計壩頂高程198.6m，最大壩高15.2m，該水庫自1966建成以來。已運行四十多年，發揮了較大的社會效益，但同時存在許多工程隱患。而水庫一旦失事，將給下游基礎設施和沿河人民群眾帶來嚴重災害。

1 水庫安全鑒定及存在的問題

1.1 水庫安全鑒定

2007年5月按照《水庫大壩安全評價導則》SL258-2000，結合水庫現狀，鄧州市水利勘測設計室編制了《河南省桐柏縣小杉坡水庫大壩工程安全評價報告》，提出了《大壩安全鑒定報告書》，經河南省水利廳審批核查，認為水庫為三類壩，屬病險水庫，工程存在以下問題：

1.1.1 小杉坡水庫地處河南省桐柏縣黃崗鄉高店村，位于淮河支流流動河上，下游有黃崗鄉和毛集鎮的5個行政村，耕地0.22萬畝，人口0.2萬人，并有滬陜高速公路，地理位置重要。

1.1.2 經復核，水庫防洪能力不滿足國家《防洪標準》GB50201-94規定的要求。

1.1.3 大壩為均質土壩，壩體填筑質量差，壩坡凹陷、局部塌陷，壩頂無防浪墻。迎水面干砌石護坡無墊層，護坡石粒徑小、散亂、風化嚴重。輸水洞進口段混凝土碳化、剝蝕、裂縫，漏水。工程質量不合格。

1.1.4 經復核，大壩河槽段上下游壩坡抗滑穩定安全系數基本滿足規范要求，但迎水坡高程192.57m以上無護坡，以下干砌石護坡石大面積缺失，坡面水流淘刷嚴重，多處坍塌。溢洪道未護砌，邊坡較陡，嚴重滑塌，出口跌差大，沖刷拉切嚴重。輸水洞進口段基礎淘刷，裂縫漏水。結構安全性力C級。

1.1.5 大壩壩體座于第四系殘破含礫粉質粘土上，壩基回填質量差，壩腳存在滲漏現象，滲水為清水；背水坡坡腳無排水體，壩坡大面積散浸。兩壩肩均為存在壩肩滲漏問題。滲流安全性為C級。

1.1.6 根據《中國地震動參數區劃圖入該區地震動峰值加速度為0.05g，相應地震基本烈度為VI度，不需進行抗震安全復核。

1.1.7 輸水洞進口為混凝土爬坡漏結構，出口無灌溉、泄洪等控制建筑物，水庫現狀無金屬結構，不再進行金屬結構安全評價。

1.1.8 無大壩安全監測設施，管理設施極不完善。

綜上所述，該水庫病險嚴重，為三類壩，急需進行除險加固。

1.2 工程存在的問題

根據水庫鑒定成果，水庫存在的主要問題有以下幾點：

1.2.1 大壩

壩頂無防浪墻，高程不一，水庫防洪能力不滿足國家《防洪標準》GB50201—94規定的要求。大壩為均質土壩，壩體填筑質量差，壩坡凹陷。迎水面干砌石護坡無墊層，護坡石粒徑小、散亂、風化嚴重。大壩迎水坡高程192.57m以上無護坡，以下干砌石護坡大面積缺失，坡面水流淘刷嚴重，多處坍塌。大壩壩體座于第四系殘破含粒粉質粘土上，壩基回填質量差，勘察期間大壩下游有滲水明流，滲水為清水。通過鉆探揭露，接觸處，土體較軟，孔隙多，含水量較高，壩體與壩基接觸部位存在接觸滲漏問題。背水坡坡腳物排水體，壩坡大面積散浸。

1.2.2 溢洪道

溢洪道寬度不一，岸坡計底板未護砌，邊坡較陡，嚴重滑塌，出口跌差大，沖刷拉切嚴重，無消能工。溢洪道在左壩肩山坡開挖，下游左岸側為填土，現狀岸坡較低，泄洪時洪水漫溢將沖刷大壩下游壩腳，需培厚加高。

1.2.3 輸水洞

由于缺乏資金投入，大壩運行中維護不夠，輸水洞爬坡漏混凝土碳化、剝蝕、裂縫、漏水，洞身進口段基礎淘刷。水庫無啟閉設施，放水灌溉不便，不能發揮水庫正常效益。

1.2.4 基礎設施

大壩沒有滲流河沉陷、位移觀測設施，無法對大壩進行安全監測。大壩無管理房及專職管理人員，無防汛道路。

2 除險加固工程措施

針對小杉坡水庫工程中存在的問題，對水庫的大壩、溢洪道、輸水洞等建筑物進行除險加固。

2.1 大壩主體工程的除險加固

2.1.1 大壩防滲加固工程設計

對大壩進行充填灌漿處理，以加固壩體，截斷接觸滲漏，減小壩體壩基滲流量。灌漿范圍為大壩樁號0+004～0+216，灌漿段長212m。灌漿孔為雙排，分別布置在新壩軸線上下游0.75m處，排距1.5m。單排孔距2.0 m，共213孔。壩體充填灌漿頂部高程為195.7m，底部向下深入基巖1.0m。

灌漿均采用水泥粘土漿，充填灌漿水泥與粘土質量比為3：7，水泥采用42.5#水泥。壩體充填灌漿采用自上而下分段灌漿法，套管護壁，灌漿完成后，拔套管封孔。

2.1.2 壩頂工程

對壩頂路面進行硬化處理。采用150mm厚C20混凝土路面，下鋪設150mm厚石灰穩定土基層，壩頂路面向下游側呈1%傾斜。C20混凝土路面寬3.0m，上游設25cm寬、50cm高C20混凝土防撞墻，下游設0.15m寬C20混凝土路沿，整修后壩頂總寬3.4m。

2.1.3 上游壩坡工程

大壩上游設計采用C20預制混凝土塊護坡，護坡坡度采用原坡度1：2.3，由壩頂護至死水位186.0m高程。預制混凝土塊采用邊長30cm的正六邊形，厚12cm，下鋪中粗砂、碎石混合墊層，厚度20cm

2.1.4 下游壩坡工程

大壩下游坡度全部整修為1：2.5，整修后下游壩坡采用草皮護坡，并設置踏步。在大壩樁號0＋150處，上下游壩坡均設置踏步，以方便壩體觀測。踏步臺階寬1.2m，兩側路沿寬0.2m，M7.5漿砌石砌筑，M10水泥砂漿抹面，下設10cm厚C10混凝土墊層。

2.1.5 排水導滲工程

在大壩下游，樁號0＋050～0＋120之間設貼坡排水，主要用于導滲。貼坡坦石厚400mm，頂部高程164.40m。下設兩層反濾層，分別為厚150mm的中粗砂和厚150mm的5～20mm碎石。

壩肩及壩腳縱向排水溝凈過水斷面尺寸為0.3m×0.3m，橫向排水溝間距50m，由下游壩頂連接至壩肩或壩腳縱向排水溝，過水凈斷面尺寸為0.2m×0.2m。排水溝均采用M7.5漿砌石結構，上表面及臨水面用M10水泥砂漿抹面。

2.2 溢洪道工程的除險加固

2.2.1 進口段：布置樁號 0+000～0+008，共長 8m，底寬 5.5m，兩岸邊坡1：1.5，渠底為1：10的倒坡。邊坡采用30cm厚M7.5漿砌石護砌，護底采用C20混凝土，厚30cm，下設10cm厚C10混凝土墊層。

2.2.2 控制段：溢洪道控制段為平底渠道，布置樁號 0+008～0+018，共長10m，底寬5.5m，兩岸邊坡1：1.5，渠底高程195.20m。邊坡采用30cm厚M7.5漿砌石護砌，頂部高程198.60m，與壩頂同高程，護砌頂部高程為198.20m；護底采用C20混凝土，厚30cm，下設10cm厚C10混凝土墊層。

2.2.3 尾水渠段：控制段末端至老河槽為尾水渠段，樁號0+018～0+150，共長132m。主要對左岸側和渠底進行護砌。左岸側邊坡采用30cm厚M7.5漿砌石護砌，護砌高度2.2m，末端部分堤段護砌高度2.0m；右岸側邊坡主要進行消坡整修；護底采用30cm厚C20混凝土護砌，下設10cm厚C10混凝土墊層。

溢洪道下游左岸側，現狀岸坡較低，需培厚加高尾水渠堤，加高后渠堤高 2.7～2.9m，頂寬 1.5m，內外坡均為 1：1.5。

在溢洪道樁號0＋132處，設置灌溉引水渠與溢洪道交叉建筑物。交叉建筑物采用豎井式倒虹吸，總長35.0m。進出口豎井采用C20混凝土，深2.0m，水平凈過水斷面尺寸0.6m×0.8m。輸水管道采用C20鋼筋混凝土方涵，凈過水斷面尺寸0.6m×0.6m，壁厚20cm。

溢洪道總長150m，護底混凝土及護坡漿砌石平均每10m分一道伸縮縫。縫寬2cm，低發泡沫塑料板填縫，瀝青砂漿勾縫。

2.3 輸水洞工程的除險加固

對輸水洞進口段進行拆除新建。新建輸水洞爬坡漏位于原位置，下接原輸水洞，全長48.2m，其中消力池段長3.0m，爬坡漏斜臥管長45.2m。共設計6級放水孔，最低一級放水孔186.00m，最高一級放水孔高程193.50m，放水孔直徑0.5m，設計放水流量為0.5m3/s。爬坡漏底坡為1：4，過水斷面采用矩形，凈寬0.6m，凈高0.8m，C20鋼筋混凝土結構，壁厚0.3m。消力池池長2.0m，寬1.0m，深1.0m。

進水口控制設施為3t手動葫蘆，閘門為折懸臂式鑄鐵閘門。

2.4 監測設施

計劃在樁號0+099處布置一個觀測橫斷面，布設3個位移觀測標點。各標點均為豎直位移與水平位移共用，安裝強制對中裝置。在大壩左右壩肩基礎堅硬、穩固部位分別設一個觀測基點，利用水準儀、經緯儀等進行大壩位移、變形觀測。

在樁號0+150處踏步旁增設一組水尺，進行上游庫水位觀測。

3 結論

通過以上的除險加固工程措施，工程完成后，加固了大壩壩體，完善了溢洪道的泄流條件，改善了水庫的周邊環境，使防洪、灌溉、旅游、養魚等效益大大提高，同時也保障了水庫下游沿岸抵御洪水能力，使下游免受洪澇災害，可保證人民群眾生命財產的安全，促進了國民經濟的持續穩定發展。