響河水庫除險加固工程設(shè)計

魏宏剛

（平?jīng)鍪兴娍睖y設(shè)計院 甘肅平?jīng)?744000）

1 工程概況

響河水庫位于甘肅省靜寧縣甘溝鄉(xiāng)響河村，壩址距縣城 22km，是一座以灌溉為主，兼有防洪功能的小（1）型水庫。壩址以上控制流域面積80.2km2，水庫總庫容225萬m3。該工程于1970年 10月動工修建，1971年 10月建成并投入運(yùn)行。水庫設(shè)計灌溉面積 450hm2，保護(hù)耕地466.67hm2。現(xiàn)狀樞紐工程由土壩、輸水洞、溢洪道三部分組成。土壩為黃土均質(zhì)壩，壩體最大高度 21m，壩頂寬 2.26m，長 147m，壩底最大寬度124 m，上游壩坡坡比1:3.0，下游壩坡坡比1:2.52。輸水洞位于大壩右肩，為深孔無壓涵洞，洞長 34m，縱坡比降 0.005，為圓拱直墻斷面，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，最大泄流量3.45m3/s。溢洪道位于大壩左肩，為開敞式結(jié)構(gòu)，全長 170.8m，最大泄量 270m3/s，由引渠、陡坡、消力池三部分組成。引渠段長度 100m，引渠右側(cè)采用漿砌石護(hù)砌，底板及左側(cè)均為土質(zhì)，未襯砌。引渠出口與陡坡連接，陡坡段水平板長14.8m，陡坡出口與消力池連接。消力池長 56m、寬 8.2m，池底設(shè)4道消力檻。陡坡底用C20混凝土澆筑，側(cè)墻用塊石砌筑。

2 水庫存在的主要問題

經(jīng)實(shí)地察勘和大壩安全鑒定分析，水庫存在的主要問題有：

（1）水庫淤積嚴(yán)重。經(jīng)實(shí)測平均淤泥面高程94.100m，相應(yīng)淤積庫容146萬m3，有效庫容79萬 m3；

（2）壩頂寬度不夠，壩坡土體表面不平整，下游無排水棱體；

（3）輸水洞進(jìn)口段右側(cè)岸坡坍塌，洞身和出口段明渠破壞嚴(yán)重，渠底未襯砌；

（4）溢洪道明渠段左邊墻及底板未進(jìn)行襯砌，尾水渠因水流沖刷和凍脹造成毀壞；

（5）上壩道路狹窄，雨季車輛難以通行，且不能直達(dá)壩頂；

（6）水庫大壩壩基滲水；

（7）輸水洞閘門破損，啟閉機(jī)銹蝕嚴(yán)重，不能正常工作；

（8）水庫無電力及通訊設(shè)施；

（9）缺乏必要的防汛搶險工具，無法滿足防洪和運(yùn)行管理需要。

3 除險加固設(shè)計方案

本次除險加固工程確定，保持現(xiàn)狀壩高不變，加寬壩頂，對上、下游壩坡進(jìn)行整修培厚，增設(shè)壩后排水棱體，進(jìn)行壩基帷幕灌漿堵漏，保持溢洪道進(jìn)口底板高程、底寬不變，將引渠段比降變陡，同時對未襯砌段進(jìn)行襯砌，對結(jié)構(gòu)完好的陡坡和消力池加以利用，毀壞部分維修。增設(shè)交通橋，對輸水洞進(jìn)行維修利用，更換金屬結(jié)構(gòu)，架設(shè)供電線路和改造管理設(shè)施。

3.1 壩體設(shè)計

根據(jù)壩體滲流、穩(wěn)定復(fù)核結(jié)果，壩體滲流基本穩(wěn)定，但浸潤線逸出點(diǎn)較高，需對大壩進(jìn)行加固處理。由于壩基滲漏嚴(yán)重，需對壩基進(jìn)行灌漿處理，并在壩腳設(shè)排水棱體。

3.1.1 壩頂設(shè)計

加寬壩頂至 5m，壩頂高程 99.910m。壩頂向下游傾斜，坡比 2%。壩頂外側(cè)設(shè) 200mm×200mmC15混凝土現(xiàn)澆排水溝，壩頂路面采用300mm厚砂礫石泥結(jié)處理。

3.1.2 壩體設(shè)計

（1）由于浸潤線逸出點(diǎn)較高，且壩體下游無排水棱體，本次設(shè)計將上游坡保持 1:3坡比進(jìn)行整修，下游坡進(jìn)行培厚，馬道以上坡比1:2.5，馬道以下坡比1:3.0，馬道高程89.910m，寬2.0m，內(nèi)側(cè)設(shè)0.2m×0.2mC15混凝土現(xiàn)澆排水溝，下游坡設(shè)3m高排水棱體，內(nèi)坡比1∶1，外坡比1∶2。

（2）上游坡清除原壩面1.0m深草皮，開挖后夯實(shí)回填至設(shè)計壩坡；下游坡開挖結(jié)合槽，每臺高 1.0m，開挖后夯實(shí)回填至設(shè)計壩坡，壩坡種植草皮護(hù)坡。

（3）壩頂及馬道內(nèi)側(cè)設(shè)縱向排水溝，兩岸岸坡均設(shè)排水溝，采用C15混凝土現(xiàn)澆，排水溝內(nèi)水流匯入排水棱體下游。

3.1.3 壩基防滲處理

由于壩基滲漏嚴(yán)重，本次設(shè)計擬對壩基進(jìn)行灌漿處理。壩基防滲采用帷幕灌漿處理，孔距為2m，平均深度為15 m。水泥漿采用集中制漿站制漿，水泥漿液的攪拌時間不得少于 3m in。灌漿壓力一般根據(jù)孔深、帷幕設(shè)計水頭和地質(zhì)條件，通過灌漿實(shí)驗(yàn)確定。分為Ⅲ個孔序，采用逐段加密自下而上的灌漿方法進(jìn)行施工。共布置94孔，總造孔深度2373.5m，灌漿深度1178.7m。灌漿后壩基吸水率ω值應(yīng)不小于0.05L/m in·m。

3.1.4 排水棱體設(shè)計

在壩體下游坡腳新建排水棱體，頂寬 3m，內(nèi)坡比 1:1，外坡比 1:2，棱體最大高度 3.0m，頂部高程 81.910m。排水棱體內(nèi)部為 200～400mm的干砌塊石。棱體與壩體壩基相接處設(shè)3層反濾層，厚度依次為 250、150、150mm，粒徑D依次為5～20mm、1～5mm、0.25～1mm。

3.2 輸水洞設(shè)計

輸水洞前 17m長的漿砌石護(hù)坡采用重力式護(hù)坡，頂寬0.3m，底寬5m，高6.1m，采用C15混凝土現(xiàn)澆。輸水洞洞身 0+005～0+012.3段，混凝土嚴(yán)重剝落部位鑿深2cm，并將周圍混凝土面用鋼釬鑿毛，然后用鋼絲刷和毛刷清除混凝土碎渣，用清水沖洗干凈，最后用環(huán)氧砂漿封堵。

輸水洞明渠 0+039～0+047.4和 0+082.7～0+131段，右邊墻水毀段的處理維持原設(shè)計，明渠底部采用C15混凝土現(xiàn)澆，厚度25cm，其下鋪筑30cm砂礫墊層。

3.3 溢洪道設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)狀溢洪道地形條件及水利條件，本次加固改建后該水庫可抵御300年一遇的洪水。設(shè)計溢洪道由引水渠段、陡坡、消力池及尾水渠組成（陡坡段及消力池段完好可利用，尾水渠段維修利用）。

樁號0+000～0+100為引水渠段，總長100m，進(jìn)口底板高程為 93.0m，設(shè)計比降為 1/200，底寬為 12m，結(jié)構(gòu)為梯形，邊坡坡比為 1:1.5。0+000～0+033段渠凈高 6.91m，口寬 32.73m；0+033～0+100段渠凈高 4.5m，口寬 25.5m。現(xiàn)狀右岸邊墻為M 7.5砂漿砌塊石砌筑，新襯砌左邊墻為斜坡式結(jié)構(gòu)，C15混凝土現(xiàn)澆，頂部厚15cm，底部厚30cm。底板為C20鋼筋混凝土現(xiàn)澆，厚度30cm，下墊20cm厚的砂礫墊層，原土翻夯50cm。從0+000處往庫區(qū)方向用C15混凝土襯砌左邊墻20m及右岸壩體包頭。

根據(jù)壩頂交通要求，在溢洪道頂架設(shè)1座寬3.5m，長 32m的裝配式鋼筋混凝土簡支梁橋，基礎(chǔ)采用深5m的嵌巖樁基，采用機(jī)械鉆孔、干作業(yè)灌注樁，樁基嵌入基巖0.5m。

4 結(jié)語

除險加固后，大壩抗滑穩(wěn)定及滲流穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求，溢洪道滿足水庫泄洪的需要；輸水洞滿足泄洪及輸水的要求。

1 GB 50201—94防洪標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京：中國計劃出版社，1994.

2 SL252—2000水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn). 北京：中國水利水電出版社, 2000.

3 SL274—2001碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范. 北京：中國水利水電出版社, 2001.

4 DL5073—2000水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范. 北京：中國電力出版社，2000.

5 SL253—2000溢洪道設(shè)計規(guī)范. 北京：中國水利水電出版社, 2000.