下寨水庫除險加固設計中的若干問題分析

摘 要：下寨水庫存在嚴重安全隱患，嚴重威脅著下游人民生命財產(chǎn)的安全，對其除險加固是當務之急。本文就病險土石壩除險加固設計中的防洪標準確定、大壩基礎資料分析和整理、除險加固方案選擇以及大壩監(jiān)測系統(tǒng)完善等問題進行探討，并提出建設性意見。

關鍵詞：下寨水庫； 除險加固設計；問題分析；

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-08-00-01

一、基本情況

下寨水庫樞紐工程由大壩、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220.0m，壩頂長42m，壩頂寬4m；設計的校核洪水位219.04m，相應庫容15萬m3，設計洪水位218.86m，相應庫容14萬m3，正常蓄水位218.0m，相應庫容13.3萬m3；大壩上游坡坡比1：2.5下游坡坡比為1：2.3，下游坡壩腳無反濾排水設施；現(xiàn)輸水涵為φ0.3m的砼包瓦涵管；溢洪道為開敞式的自由泄流，堰形為寬頂堰，堰頂寬6m，堰頂高程為218.0m。該水庫始建于1970年9月，竣工于1971年5月，是一宗以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖的小（2）型水庫，設計年供灌溉水能力27萬m3/年，水庫主要任務是解決下游紫城鎮(zhèn)璜光村1000畝農(nóng)田的灌溉用水所需，失事后造成的影響有耕地1500畝，人口1300人，村莊1.8km。2011年9月，大壩安全類別鑒定為三類，應進行除險加固。

二、工程地質(zhì)

根據(jù)鉆探揭露試驗、野外觀察及室內(nèi)土工試驗，壩體填筑的第四系人工填筑土層，主要由砂質(zhì)粘土填筑而成，由于建庫年限較早，庫址交通不便，壩體填筑土時，采用簡易的夯實措施，壩體筑填體壓實度末達到設計要求，滲透系數(shù)測定結(jié)果k20=6.05×10-4～7.92×10-4，中等透水性，壩體存在較嚴重的滲漏。壩基主要基底為未作處理的第四系坡殘積層的砂質(zhì)粘性土，局部為燕山三期侵入花崗巖，風化作用強烈，巖體較破碎，物理力學性質(zhì)一般。基本滿足壩體承載力要求。壩肩為未作處理的第四系坡殘積層的砂質(zhì)粘性土，局部為燕山三期侵入花崗巖，強風化層厚度變化較大一般大于8.7m，物理力學性質(zhì)中等，中等透水性。壩肩無不良地質(zhì)作用，無斷裂構(gòu)造通過，壩肩的穩(wěn)定性較好。庫岸邊坡主要組成為坡殘積的砂質(zhì)粘土及全、強風化花崗巖，水理性能差，遇水易軟化、崩解，在常年蓄水水位長期變化的情況下，形成邊坡的干濕交替，易產(chǎn)生坍塌、滑坡現(xiàn)象。邊坡穩(wěn)定性差。

三、大壩存在的安全隱患和除險加固措施

（一）現(xiàn)狀及存在的安全隱患。主壩加固培厚前，其斷面尺寸壩高8.0m，壩頂寬4m，壩坡坡度前坡1：2.5、后坡1：2.3，未達《水工設計手冊》（土石壩分冊）中有關經(jīng)驗壩頂寬度值要求，大壩壩體植物滋生嚴重， 壩體填筑質(zhì)量差，存在滲流安全隱患；大壩的上游坡采用C20砼護坡，存在裂縫、剝落及塌陷等異常現(xiàn)象；壩頂為泥結(jié)石路面，基本平整；路緣墻基本完整；下游坡采用草皮護坡，基本平整，未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫；壩腳未建量水堰，無反濾排水設施。

（二）除險加固措施①壩體防滲處理。下寨水庫在涵管加固時可將水位將至死水位，壩體的上游坡防浪采用混凝土護坡設計，混凝土厚0.12m。②壩高。經(jīng)調(diào)洪演算及壩高復核計算，壩頂高程確定為220.40m，該水庫現(xiàn)壩頂高程為220.00m，未達到設計要求，根據(jù)該水庫的實際情況和滿足工程總體布置的要求，在壩頂上游側(cè)設置一條高0.4m防浪墻。防浪墻頂?shù)母叱虨?00.40m。③壩坡。壩坡的坡比通過壩坡穩(wěn)定分析計算確定，最大壩高8.0m，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厚的混凝土護坡。背水坡按照1：2.5的坡比培厚，坡面采用草皮護坡。上游壩坡設置沿山邊墻及行人步級，下游壩坡設置排水溝及行人步級。④壩身排水。下游新建貼坡反濾排水頂高程為215.0m，設置集水溝，壩體下游設置量水堰。⑤壩頂。壩頂寬5.0m，壩頂采用泥結(jié)石路面。壩頂上游側(cè)設置防浪墻，墻高0.4m，下游側(cè)設置路緣石。

四、溢洪道存在問題及加固措施

（一）現(xiàn)狀及存在的安全隱患。溢洪道未完建，左岸墻無襯砌，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，過洪時不能達到防沖要求。溢洪道左岸山體開挖坡度較陡，存在水土流失和滑坡現(xiàn)象，堵塞溢洪道正常泄洪。消力池淤積嚴重，消能出口歸河處未作處理，泄洪時沖刷山體坡腳，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。

溢洪道目前存在的主要問題是：①左岸墻無襯砌，右岸墻漿砌石襯砌不夠高。②溢洪道底板為漿砌石襯砌，有部分脫落現(xiàn)象，過洪時不能達到防沖要求。③溢洪道左岸山體開挖坡度較陡，存在水土流失和滑坡現(xiàn)象，堵塞溢洪道正常泄洪。④消力池淤積嚴重。⑤消能出口泄洪時沖刷山體坡腳。

（二）溢洪道除險加固措施。對原溢洪道進行拆除后重建，加固后的溢洪道基本保持原有形式，主要組成部分有：進口控制段、泄槽段、消力池段、出口歸河段。

溢洪道采取開敞式溢洪道。進口采用寬頂堰，堰寬6.0m，長5.0 m，下接陡坡，陡坡段長32米，陡坡坡度i=1/5，陡坡末端接消力池底流消能后歸河。

五、輸水涵管存在問題和加固措施

（一）輸水涵管目前存在的主要問題。下寨水庫工程輸水涵管為壩內(nèi)埋管，設于右岸的壩體內(nèi)。涵管為φ0.3米砼包瓦涵管，采用斜拉式進水口。輸水涵管澆制與大壩填土是同時施工的。在施工期立模、鋼筋制安、混凝土制作、運輸、插漿等都是人力操作的。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，瓦涵曾經(jīng)發(fā)生過破碎堵塞現(xiàn)象，后疏通；輸水涵管管徑小，對涵管檢查帶來不便，且不安全。

輸水涵管目前存在的主要問題是：①輸水涵管有漏水現(xiàn)象；②輸水涵拉桿銹蝕存在不同程度的破損，支墩變形移位；③無開關室電氣設備及啟閉機；④輸水涵管為砼包瓦涵管且管徑小（內(nèi)徑為φ0.3米），對涵管檢查帶來不便，且不安全。

（二）加固措施。由于水庫建于五十年代，運行已久及當時施工條件、生產(chǎn)設備極為不科學，大都是人工填土而成，砼涵存在破損情況，對大壩安全是一個隱患。本次加固對輸水涵管進行更換，改為φ80cm砼圓涵，全長47.0m，出口并作消能處理。

六、體會和建議

（一）病險土石壩的除險加固任務艱巨：50～60年代，我國修建了大批的土石壩工程，由于當時特定的歷史條件，存在嚴重的“三邊”現(xiàn)象，防洪標準低，質(zhì)量控制不嚴，尾工和隱患較多，時刻威脅下游人民生命財產(chǎn)安全和限制了當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展。

（二）必須本著實事求是的原則搞好大壩的安全鑒定工作，要精心設計，遵循哪兒有險、有病就除險加固哪兒，缺什么就補什么的原則，配備必要的管理設施和大壩安全監(jiān)測設施，既要徹底除險加固又要經(jīng)濟安全，把有限的資金用到最需要除險加固的地方和項目。

七、結(jié)束語

下寨水庫除險加固工程實施后，能夠確保水庫安全度汛，正常蓄水，發(fā)揮其應有的防洪社會效益和經(jīng)濟效益，大大保證了水庫下游廣大人民群眾的生命財產(chǎn)安全，對于發(fā)展農(nóng)村水利和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有積極的意義。