北坑水庫(kù)除險(xiǎn)加固方案的設(shè)計(jì)與體會(huì)

摘 要：目前，北坑水庫(kù)存在種種安全隱患，是病險(xiǎn)水庫(kù)，嚴(yán)重威脅著下游人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。為此，這里分析了北坑水庫(kù)病險(xiǎn)的基本情況，并結(jié)合實(shí)際提出了排除病險(xiǎn)的相關(guān)意見(jiàn)和處理措施，以保證北坑水庫(kù)的安全運(yùn)行，并從中總結(jié)出了水庫(kù)除險(xiǎn)加固的幾點(diǎn)體會(huì)。

關(guān)鍵詞：北坑水庫(kù)；安全隱患；除險(xiǎn)加固；

中圖分類(lèi)號(hào)：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-08-00-02

一、基本概況

北坑水庫(kù)位于紫金縣紫城鎮(zhèn)（原附城鎮(zhèn)）橫徑村境內(nèi)，工程所屬河流是東江一級(jí)支流的康禾河，距離紫城鎮(zhèn)5 km。壩址以上集雨面積0.87 km2，干流長(zhǎng)度2.12 km，河流坡降0.050554。

北坑水庫(kù)樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水涵管等三大部分組成。壩體為均質(zhì)土壩，壩頂高程200.0m，壩頂長(zhǎng)55m，壩頂寬2.8m；原設(shè)計(jì)的校核洪水位199.8m，相應(yīng)庫(kù)容16.5萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)洪水位199.5m，相應(yīng)庫(kù)容15.7萬(wàn)m3，正常蓄水位198.0m，相應(yīng)庫(kù)容14.2萬(wàn)m3；大壩上下游坡坡比均為1：2.5，下游坡壩腳設(shè)棱體反濾排水；現(xiàn)輸水涵為φ0.4m的砼包瓦涵管；溢洪道為開(kāi)敞式的自由泄流，堰形為寬頂堰，堰頂寬6m，堰頂高程為198.0m。

該水庫(kù)始建于1954年9月，竣工于1955年12月，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖的小（2）型水庫(kù)，設(shè)計(jì)年供灌溉水能力54萬(wàn)m3/年，水庫(kù)主要任務(wù)是解決下游紫城鎮(zhèn)橫徑村1000畝農(nóng)田的灌溉用水所需。如失事將影響耕地1500畝，人口2100人，村莊1.3km。

二、氣象水文

該地區(qū)屬南亞熱帶季風(fēng)區(qū)，氣候溫和，雨量充沛。多年平均氣溫為20℃，最高氣溫為36℃，最低氣溫為4℃，無(wú)霜期為320天。該地區(qū)多年平均降雨量為1761.1mm，年平均相對(duì)濕度為81%，年平均年蒸發(fā)量為1532.6 mm。流域內(nèi)無(wú)實(shí)測(cè)水文資料，洪水復(fù)核計(jì)算采用《廣東省暴雨參數(shù)等值線圖》查算暴雨參數(shù)。

三、存在的安全隱患和除險(xiǎn)加固措施

1、大壩

（1）存在隱患。主壩加固培厚前，其斷面尺寸壩高13.0m，壩頂寬2.8m，壩坡坡度前坡1：2.5、后坡1：2.5，未達(dá)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》（土石壩分冊(cè)）中有關(guān)經(jīng)驗(yàn)壩頂寬度值要求，大壩壩體植物滋生嚴(yán)重， 壩體填筑質(zhì)量差，存在滲流安全隱患；輸水涵混凝土表層風(fēng)化露砂，鋼筋已經(jīng)銹蝕，通氣管破損，門(mén)蓋銹蝕嚴(yán)重，局部破損，不能正常止水；大壩的上游坡采用干砌塊石護(hù)坡，基本平整；壩頂為泥結(jié)石路面，基本平整；路緣墻基本完整；下游坡采用草皮護(hù)坡，基本平整，未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫；壩腳未建量水堰，反濾棱體排水設(shè)施不夠高，基本正常。

（2）加固措施。

1）、壩體防滲處理：北坑水庫(kù)在涵管加固時(shí)可將水位將至死水位，壩體的上游坡防浪采用混凝土護(hù)坡設(shè)計(jì)，混凝土厚0.12m。

2）、壩高：經(jīng)調(diào)洪演算及壩高復(fù)核計(jì)算，壩頂高程確定為200.60m，該水庫(kù)現(xiàn)壩頂高程為200.00m，未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，根據(jù)該水庫(kù)的實(shí)際情況和滿(mǎn)足工程總體布置的要求，在壩頂上游側(cè)設(shè)置一條高0.6m防浪墻。防浪墻頂?shù)母叱虨?00.60m。

3）、壩坡：壩坡的坡比通過(guò)壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算確定，最大壩高13.0m，壩體培厚采用向下游側(cè)培厚，迎水坡死水位以上在原干砌石面現(xiàn)澆一層12cm厚的混凝土護(hù)坡。背水坡195.50m高程設(shè)一條馬道，按照1：2.5的坡比培厚，坡面采用草皮護(hù)坡。上游壩坡設(shè)置沿山邊墻及行人步級(jí)，下游壩坡設(shè)置排水溝及行人步級(jí)。

4）、壩身排水：下游棱體反濾排水頂高程為189.80m，高度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)對(duì)下游棱體反濾排水進(jìn)行部分拆除后進(jìn)行加高培厚，加固后的反濾頂高程為191.00m，設(shè)置集水溝，壩體下游設(shè)置量水堰。

5）、壩頂：壩頂寬5.0m，壩頂采用泥結(jié)石路面。壩頂上游側(cè)設(shè)置防浪墻，墻高0.6m，下游側(cè)設(shè)置路緣石。

2、溢洪道

（1）存在隱患。溢洪道未完建，左岸墻無(wú)襯砌，右岸墻漿砌石襯砌不夠高，溢洪道為漿砌石襯砌，有部分老化脫落現(xiàn)象，過(guò)洪時(shí)不能達(dá)到防沖要求。溢洪道左岸山體開(kāi)挖坡度較陡，存在水土流失和滑坡現(xiàn)象，堵塞溢洪道正常泄洪。消力池淤積嚴(yán)重，消能出口歸河處未作處理，泄洪時(shí)沖刷山體坡腳，易引起山體塌方，從而堵塞溢洪道，不利于泄洪，危及溢洪道和大壩的安全。

（2）加固措施。根據(jù)SL252—2000《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定，溢洪道為5級(jí)建筑物，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇。按溢洪道洪水標(biāo)準(zhǔn)對(duì)原溢洪道進(jìn)行拆除后重建，加固后的溢洪道基本保持原有形式，主要組成部分有：進(jìn)口控制段、泄槽段、消力池段、出口歸河段。

溢洪道采取開(kāi)敞式溢洪道。進(jìn)口采用寬頂堰，堰寬6.0m，長(zhǎng)6.0 m，下接陡坡，陡坡段長(zhǎng)54.0米，其中前段長(zhǎng)33.0米，陡坡坡度i=1/5，后段長(zhǎng)21.0米，陡坡坡度i=1/2.5，陡坡末端接消力池底流消能后歸河。

3、輸水涵管

（1）存在隱患。北坑水庫(kù)工程輸水涵管為壩內(nèi)埋管，設(shè)于右岸的壩體內(nèi)。涵管為φ0.4米砼包瓦涵管，采用斜拉式進(jìn)水口。輸水涵管澆制與大壩填土是同時(shí)施工的。在施工期立模、鋼筋制安、混凝土制作、運(yùn)輸、插漿等都是人力操作的。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，瓦涵曾經(jīng)發(fā)生過(guò)破碎堵塞現(xiàn)象，后疏通；輸水涵管管徑小，對(duì)涵管檢查帶來(lái)不便，且不安全。

（2）加固措施。由于水庫(kù)建于五十年代，運(yùn)行已久及當(dāng)時(shí)施工條件、生產(chǎn)設(shè)備極為不科學(xué)，大都是人工填土而成，砼涵存在破損情況，對(duì)大壩安全是一個(gè)隱患。本次加固對(duì)輸水涵管進(jìn)行更換，改為ф80cm砼圓涵，全長(zhǎng)47.0m，出口并作消能處理。

四、體會(huì)

2011年9月8日紫金縣紫城鎮(zhèn)人民政府組織有關(guān)方面的領(lǐng)導(dǎo)、專(zhuān)家在對(duì)大壩安全分析評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，依據(jù)水利部《水庫(kù)大壩安全鑒定辦法》中的有關(guān)規(guī)定，對(duì)北坑水庫(kù)大壩進(jìn)行了安全鑒定，綜合鑒定為三類(lèi)壩，同時(shí)，對(duì)其除險(xiǎn)加固進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，得出幾點(diǎn)體會(huì)：

1、設(shè)計(jì)部門(mén)和地勘部門(mén)要相互協(xié)作、印證；對(duì)取得的成果要認(rèn)真分析和統(tǒng)計(jì)，尤其是土工試驗(yàn)成果和一些滲流監(jiān)測(cè)成果，對(duì)出現(xiàn)的一些反常現(xiàn)象應(yīng)認(rèn)真研究，提出符合實(shí)際的設(shè)計(jì)參數(shù)，以確定合理經(jīng)濟(jì)可靠的除險(xiǎn)加固方案。

2、在比較處理方案時(shí)既要采用新技術(shù)，又要體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理可靠的原則。不要盲目過(guò)大追求安全度，“上堵”和“下排”方案一起上。對(duì)一些低壩，不要盲目崇拜新技術(shù)，不管方案的可操作性和壩基的可灌性，只要是防滲就采用再造塑性砼墻加帷幕灌漿等先進(jìn)技術(shù)方案，忽視簡(jiǎn)單明了的壓蓋排滲等便于施工和質(zhì)量檢查的處理方法，造成不必要的浪費(fèi)。

3、大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)按水利部頒發(fā)的《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行，充分利用原有設(shè)施，結(jié)合需要監(jiān)測(cè)的部位增設(shè)觀測(cè)斷面，以滲流觀測(cè)為主，配齊必要的觀測(cè)設(shè)施，推行自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以人工監(jiān)測(cè)復(fù)核，建立可靠安全的自動(dòng)化的大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，一步實(shí)施到位。主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)包括：壩體變形觀測(cè)、壩體滲流壓力監(jiān)測(cè)、壩基滲流壓力監(jiān)測(cè)、繞壩滲流監(jiān)測(cè)、地震監(jiān)測(cè)、庫(kù)水位和下游水位監(jiān)測(cè)、壩區(qū)雨量監(jiān)測(cè)等項(xiàng)目。