木匠溝門水庫除險加固工程設計

張寬義

摘 要：確定了水庫的工程等級、建筑物級別及洪水標準，并對攔河壩、溢洪道、放水洞等建筑物進行了除險加固設計，消除了水庫的病險隱患，提高了水庫的防洪能力，保證了工程自身和水庫下游保護區的防洪安全。

關鍵詞：除險加固；工程設計；均質土壩

1 工程概況

木匠溝門水庫位于河北省承德市豐寧滿族自治縣潮河上游黃旗鎮木匠溝門村，壩址以上控制流域面積25.4km2，總庫容84.2萬平方米，是一座以防洪為主、兼有灌溉、養殖的小（2）型水庫。水庫于1958年動工建設，1959年開始蓄水。

水庫工程主要由攔河壩、溢洪道與放水洞三部分組成。攔河壩為均質土壩，壩頂長160.0m，壩頂寬4.8m，壩頂高程931.34m，最大壩高19.4m。溢洪道位于攔河壩右岸，為岸邊開敞自由式溢洪道，堰頂高程925.27m，堰頂寬1.3m，堰高1.0m，進口寬35.0～22.0m，長20.0m，以下直槽段長150.0m，寬22.0～20.0m；溢洪道兩側導流墻高3.0m。放水洞位于攔河壩左岸，為漿砌石無壓涵管，管長123.0m，斷面為0.8×1.6m（寬×高），進口設有混凝土斜拉閘門，進口底高程914.18m，底坡坡降為1/60，最大放水能力為0.75m3/s。

2 工程存在的問題和除險加固的必要性

2.1 工程存在的問題

（1）攔河壩上游干砌石護坡砌筑質量較差，反濾層未達到設計要求，干砌石護坡部分損壞嚴重，坡面灌木雜草叢生，影響水庫的正常運行；下游壩坡未設護砌，有虧坡現象，壩腳未設排水設施；右岸邊坡為堆石護坡，施工質量差，坡面灌木雜草叢生，部分塊石損壞嚴重。（2）水庫運行過程中，當水庫水位高于正常蓄水位時，左壩肩有繞壩滲流現象發生。嚴重影響攔河壩的穩定和滲流安全。（3）溢洪道出口消能、防沖工程均未建設，泄洪時威脅出口村莊人民生命財產的安全，存在安全隱患。（4）放水洞為漿砌石無壓涵洞。洞身局部存在砌石脫落現象，出口尾水渠損壞嚴重，進口混凝土斜拉閘門已經嚴重損壞，閘門關閉不嚴，啟閉不靈活，鋼絲繩銹蝕嚴重，啟閉機室出現裂縫，存在較大安全隱患。（5）水庫上壩交通不完善，影響水庫的日常管理和維護。

2.2 除險加固的必要性

木匠溝門水庫存在的上述問題嚴重威脅工程自身和水庫下游保護區的防洪安全，同時也影響了水庫灌溉等綜合效益的發揮。為徹底消除影響水庫工程安全的隱患，充分發揮其在防洪、灌溉、養殖等方面的綜合效益，需盡快實施水庫除險加固工程。

3 除險加固工程設計

3.1 工程等級、建筑物級別及洪水標準

水庫總庫容82.4萬平方米，根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）劃分，木匠溝門水庫屬小（2）型水庫，工程等別為Ⅴ等，攔河壩、溢洪道、放水洞等建筑物按5級設計。設計洪水標準為30年一遇，校核洪水標準為300年一遇。

3.2 工程除險加固設計

3.2.1 攔河壩加固設計

（1）攔河壩防滲設計。該方案是在左壩肩繞滲區域的壩體及壩基風化巖層進行帷幕灌漿解決左壩肩繞滲問題。灌漿帷幕分兩排布置，沿壩頂中心線設第一排灌漿孔，距壩頂中心線上游1.5m處設第二排灌漿孔，按分序加密的原則進行，孔距1.5m，深入壩肩巖體5m，最大鉆孔深度24m，即壩基弱風化巖體底邊線以下0.5m。灌漿帷幕設計標準按灌漿后基巖的透水率確定為小于或等于5Lu。根據地質勘查成果，第一排灌漿帷幕布置范圍為左壩肩繞滲區域左側延伸10m，壩體側延伸25.5m。（2）壩頂加固。首先將現狀壩頂清除雜土，再修建壩頂路面，加固后壩頂高程仍為931.34m，壩頂現狀寬4.8m，設計中，考慮到上游壩坡反濾料鋪設要求，將壩頂擴寬到5.0m，壩軸線向上游平移0.1m；壩頂采用風化料封頂，厚50cm，長160.0m，寬4.7m。上、下游側均設混凝土路緣石，路緣石厚15cm，高50cm，頂面與壩頂路面齊平。壩頂路面采用單側向下游排水，坡度1.5%。（3）上游壩坡及右岸邊坡加固整修。對攔河壩上游干砌石護坡進行翻修處理，首先拆除原干砌石護坡，然后對壩面進行平整夯實進行反濾料鋪設，考慮到抗凍要求，水位變動區死水位至校核洪水位設置兩層反濾，由下向上依次厚40cm的中粗砂、厚40cm的小石層（粒徑5～20mm），表層采用漿砌石框格內填充塊石護坡，校核洪水位以上及死水位以下進行局部翻修，采用干砌石護坡，厚度40cm，下設15cm厚碎石墊層。對右岸邊坡加固整修，整修范圍為自右壩肩沿右岸邊坡向上游103m，首先拆除原堆石護坡，然后對坡面進行平整夯實，采用干砌石防護，護砌厚度30cm，干砌石下鋪設15cm厚碎石墊層。（4）下游壩坡整修。下游壩坡為自然草皮防護，加固設計維持原護坡型式，僅對局部虧坡部位進行整修，大壩下游設計邊坡為1：2.5，不滿足設計坡比部位采用壩頂清除表土進行回填。（5）下游壩腳排水系統設計。增設貼坡排水及壩腳排水溝。貼坡前需將現狀壩坡上的雜草及腐殖土清除干凈，坡面清除厚度為30cm，清理后回填壤土至設計坡比1：2.5，排水體高2.5m，設置兩層反濾，由下向上依次為厚20cm的中粗砂，厚20cm的小石層（粒徑5～20mm）和厚30cm的中石層（粒徑20～40mm），表層為厚30cm的干砌石。在大壩下游壩腳設排水溝和外引排水溝，排除壩面積水。壩腳排水溝由30cm厚的干砌石砌筑，外引排水溝采用30cm厚漿砌石砌筑，壩腳排水溝和外引排水溝砌石下設厚15cm碎石墊層。

3.2.2 溢洪道加固設計

（1）進口段加固。加固溢洪道進口段長20.0m，寬35.0～22.0m，進口段采用漿砌石護底，漿砌石厚度30cm，護砌前首先對進口段范圍的基礎進行清理，保證防護后進口段范圍內高程不變。（2）出口防護設施。溢洪道出口段新建擋土墻，采用漿砌石重力式結構，擋土墻高3.0m，并對底板進行漿砌石護砌，厚30cm；消能段采用跌水消能型式，跌水采用梯級臺階泄水，高差為5.0m，臺階尺寸0.5m×1.8m，為漿砌石結構；防沖段采用塊石護底，長12m，寬20m，厚0.5m。

3.2.3 放水洞加固設計

（1）放水洞洞身及出口段加固。加固對洞身破損段進行漿砌石襯砌加固。對下游尾渠拆除重建，新建尾渠為矩型漿砌石結構，底寬0.8m、高1.2m，兩側墻及渠底厚40cm，下設厚15cm碎石墊層。尾水渠段長50.0m，每隔10m設一道沉降縫，縫寬2cm，縫內填聚乙烯泡沫板。（2）更換閘門、啟閉機及啟閉機室改建。加固將進口斜拉混凝土閘門更換為鑄鐵閘門，啟閉設備更換為螺桿啟閉機，基礎采用混凝土結構。啟閉機室進行拆除改建，采用磚混結構，建筑面積9m2。

3.2.4 交通橋設計

本次水庫除險加固在溢洪道進口樁號0+030處新建交通橋橫跨溢洪道與上下游道路相接，主橋共3跨，單跨長7.6m，總長22.8m，橋寬3.5m，橋墩（臺）采用漿砌石結構。

橋面板為C30F200鋼筋混凝土現澆板，厚0.42m，寬3.5m，長7.56m；橋面為10cm厚的C40W4混凝土鋪裝層，橋面橫向設1.5%的橫坡。橋兩側為C20鋼筋混凝土結構欄桿，高1.2m。

橋墩和墩基礎采用M7.5漿砌石結構。橋墩寬1.0m，高4.10m（包括0.4m高臺帽），長4.94m，基礎高1.5m；橋臺為重力式，高4.10m（包括0.4m高臺帽），寬1.2m，基礎高1.5m。橋墩臺帽采用C30F200鋼筋混凝土結構。

橋頭搭板采用C20鋼筋混凝土結構，下設30cm碎石墊層，其中左岸5m，右岸5m，總計長10m。

4 結束語

針對水庫存在的病險問題，采用相應工程措施對攔河壩、溢洪道、放水洞等主要建筑物進行了除險加固，消除了水庫工程安全的隱患，既保證了工程自身和水庫下游保護區的防洪安全，也保證了水庫在防洪、灌溉、養殖等方面的綜合效益的發揮。

參考文獻

[1]水利部.SL274-2001.碾壓式土石壩設計規范[S].2001.

[2]水利部.SL253-2000.溢洪道設計規范[S].2000.

[3]水利部.DL252-2000.水利水電工程等級劃分及洪水標準[S].2000.

[4]水利部.DL_T5148-2001.水工建筑物水泥灌漿施工技術規范[S].2001.

[5]水利部.SL265-2001.水閘設計規范[S].2001.