畢節市倒天河水庫大壩加高擴建工程設計要點

吳擎文

(貴州省水利投資有限責任公司，貴陽 550002)

畢節市倒天河水庫大壩加高擴建工程設計要點

吳擎文

(貴州省水利投資有限責任公司，貴陽 550002)

倒天河水庫位于畢節市上游六沖河一級支流白甫河，該工程于1957年興建，壩型為漿砌石重力壩，最大壩高23.5m，正常蓄水位1548.30m，為提高下游畢節市防洪標準，增加城市供水量，需對其進行加高擴建，將現狀的正常蓄水位提高9m～1557.30m，因老壩體存在安全隱患，對其實施了除險加固措施，大壩具備加高條件，老壩體加高后，最大壩高36m，壩頂高程1560.80m，工程樞紐由大壩、溢洪道、底孔、取水口、渠道等組成。本工程使畢節市達到50a一遇防洪標準，日供水量17300m3。

倒天河水庫；加高擴建；安全隱患；除險加固措施；庫首防滲

0 工程概況

倒天河水庫位于畢節市西北部，距市區3km，所在河流為六沖河一級支流白甫河上游，屬長江水系，壩址以上集水面積124km2，多年平均年徑流量6840萬 m3，水庫總庫容1010萬 m3，屬中型水庫。該工程于1957年興建，壩型為漿砌石重力壩，最大壩高23.5m，正常蓄水位1548.30m，為提高下游畢節市防洪標準，增加城市供水量，需對其進行加高擴建，本次加高擴建的工程任務為防洪、供水、灌溉和發電，利用水庫的調洪削峰作用使畢節市達到50年一遇防洪標準，同時，向畢節市供水，日供水量17300m3。此外，水庫還具有灌溉和發電等效益，灌溉面積390.4hm2，年發電量270萬 kW·h。

經安全鑒定復核認為老壩體存在安全隱患，主要問題有：①水庫抗洪能力達不到除險加固近期非常運用洪水標準。不能滿足下游畢節市城市防洪要求。同時，下游消能亦存在安全隱患。壩體存在嚴重的質量問題影響大壩安全。兩壩肩存在沿裂隙面繞壩滲漏，對壩肩巖體工程地質條件有惡化作用。水庫淤積嚴重。底孔閘門損壞，漏水嚴重。管理設施不完善等[1]。②針對老壩體存在的問題，對其實施了壩體補強灌漿、壩基固結灌漿、防滲帷幕灌漿、溢洪道改造等除險加固措施后，消除了老壩體的質量和結構安全隱患，大壩具備加高條件。

1 工程地質

1.1 水庫工程地質條件

庫區出露的地層巖性主要有：寒武系中上統婁山關群(∈2-3ls)白云巖，奧陶系下統桐梓、紅花園組(O1t+h)白云巖，二疊系下統梁山組(P1l)砂頁巖，為相對隔水層，棲霞組(P1q)、茅口組(P1m)灰巖、燧石灰巖屬強巖溶層，二疊系上統龍潭組(P2l)砂巖、泥巖，為相對隔水層，長興、大隆組(P2c+d)燧石灰巖、硅質灰巖、鈣質泥巖、硅質頁巖，弱巖溶層；三疊系下統飛仙關組(T1f)泥巖、砂巖，弱巖溶層。水庫區界于畢節向斜和龍灘斷層之間，庫盆主體為畢節向斜NW翼，林峰斷層從庫尾穿過。受其影響，區內構造線方向主要為NE向。庫區可溶巖(灰巖、白云巖)與非可溶巖(泥巖、砂巖、頁巖)相間分布，河谷總體為走向谷。庫區右岸棲霞組(P1q)和茅口組(P1m)的灰巖巖溶較發育，受陡傾裂隙及層面的控制，巖溶形態多為陡傾的落水洞及溶洞。地下水出露高程多高于正常蓄水位，地下水補給水庫。水庫運行近40a，無明顯滲漏，大壩加高后，有水庫沿F4斷層破碎帶、庫首左岸梁山組和棲霞組的接觸帶、庫首左岸塘坎一帶裂隙、庫首右岸丫口裂隙、強風化巖體向庫外產生裂隙性滲漏的4個可疑滲漏帶，但經過工程處理之后，具備成庫條件。

1.2 壩址工程地質條件

壩址地形狹窄，河床寬約30m，兩岸自然坡度70°以上，左岸為斜向坡，右岸為逆向坡，庫底高程1532m，河床高程1527m，兩岸山頭高程1692m，相對高差160～165m。壩址地層巖性主要為下二疊統棲霞組(P1q)的深灰～灰黑色厚層塊狀灰巖、燧石灰巖，巖質堅硬，完整性較好，左壩肩上游約60m河岸分布有梁山組(P1l)泥頁巖及碳質頁巖[2]。壩址處為陡立單斜構造，切層斷裂不發育。壩址范圍巖石抗風化能力較強，強風化深度較小，一般為2～3m，但因裂隙發育，局部沿裂隙面溶蝕強烈，溶蝕風化深4～7m。老壩興建時，基本將壩基(肩)強風化層挖除，建基面巖體較新鮮，壩基巖石完整性好，滲透性小，壩下游及兩岸未發現連通庫外的巖溶管道，無大的出水點，兩壩肩有沿裂隙的滲水點S1、S2，流量較小，壩體下游面有滲水、滴水現象。根據大壩安全復核階段的勘察工作，認為老壩體(包括壩體和壩基接觸面)質量較差，結構松散，透水性較大，但經工程處理補強后，大壩是可以加高的。壩基(肩)持力巖體強度高(濕抗壓強度>60MPa)，巖性均一，無軟弱及泥化夾層，緩傾角裂隙不發育，下游無大的臨空面、跌坎等不良地質現象。壩址及庫首右岸棲霞、茅口組的灰巖巖溶較發育，兩壩肩存在沿裂隙繞壩滲漏，建議對兩壩肩和庫首右岸進行防滲帷幕處理，在采取了相應的工程措施后，壩址具備加高條件。

2 工程布置及主要建筑物

2.1 方案比選

倒天河水庫大壩為漿砌石重力壩，壩高23.5m，為滿足防洪和供水要求，本次加高設計考慮了將現狀的正常蓄水位提高 5m，7m，9m 3個方案，綜合比較后認為，加高 9m方案經濟指標優越，因此，推薦加高9m方案。

2.2 工程布置及主要建筑物

工程樞紐由大壩、溢洪道、底孔、取水口、渠道等組成。大壩為漿砌石重力壩，在原壩體基礎上進行加高，壩頂高程1560.80m，最大壩高36m，壩頂長81m，上下游壩面用80#水泥砂漿砌料石護面，中間用100#細石混凝土砌塊石填心。溢洪道為壩頂溢流，布置在壩的中部河床部位，堰頂高程1553.3m，溢流前緣凈寬18m，布置3孔4×6m(h×b)弧形鋼閘門，溢流堰采用WES曲線，后接直線段，其邊坡為1∶0.65，直線段后為一圓弧，圓弧半徑11.5m，其后再接11.35m長的水平段，水平段后為挑流鼻坎，鼻坎高程1536.614m，挑射角20°。經計算，最大挑距46m，沖坑深6.6m，安全后坡i=1/7。考慮到小流量泄洪時對壩腳的沖刷，在壩腳布置2m長的護坦。底孔布置在右岸樁號壩0+027.100m處，靠溢洪道右邊墩布置，在原有底孔的基礎上進行改造，進口底板高程1530.70m，設一扇0.8×1.1m(b×h)平面檢修門，出口接一根Ф800鋼管，管中心高程1530.69m，設1個Ф800工作閘閥，鋼管出口接消力池再進入原廠房尾水渠。

取水口布置在右岸樁號壩0+022.220m處，平行于底孔布置，在原有取水口基礎上進行改造，進口底板高程1535.50m，設一扇1×1m(b×h)平面檢修門，壩內埋鋼管，管徑1m，出口設一個Ф1000工作閘閥，其后接水廠的引水管道至水廠。

2.3 基礎處理及庫首防滲設計

根據安全鑒定結論，大壩建筑質量存在隱患，老壩體質量較差，透水性大，壩基無防滲設施，導致揚壓力較大，壩基上游面出現拉應力，大壩結構安全存在隱患，因此，應采取工程措施，消除安全隱患后[3]。對老壩體采取工程處理包括：①壩體補強灌漿，排距、孔距3m；②壩基固結灌漿，排距、孔距3m，深入基巖1.5m；③在壩基上游進行防滲帷幕灌漿，設一排孔，距壩體上游面2m，孔距3m；④在壩體加高前，對原壩體表面要鑿毛處理，局部加錨筋。

3 結 語

倒天河水庫老壩體存在抗洪能力差、壩體質量差、透水性大，兩壩肩繞壩滲漏等安全隱患，對其實施了除險加固措施后，消除了老壩體的質量和結構安全隱患，大壩具備加高條件。經分析論證，將現狀的正常蓄水位提高9m后可以滿足下游畢節市防洪要求和供水需求，且經濟指標優越，因此，推薦加高9m方案。

[1]國家電力公司華東勘測設計研究院.DL5108—1999混凝土重力壩設計規范[S].北京：中國水利水電出版社，1999.

[2]李志宏.論水庫大壩混凝土加固及防滲墻的設計[J].廣東科技，2007(S1)：1-2.

[3]牛運光.病險水庫加固實例[M] .北京：水利水電出版社，2004.

1007-7596(2014)01-0129-02

2013-11-22

吳擎文(1967-)，男，浙江寧波人，高級工程師，從事水工建筑設計工作。

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