下紀(jì)落水庫除險加固設(shè)計

張 莉

（臨汾市水利勘測設(shè)計院 山西 臨汾 041000）

1 工程概況

下紀(jì)落水庫位于洪洞縣城北大槐樹鎮(zhèn)下紀(jì)落村喬家溝下游，是一座以灌溉為主，兼顧防洪的小（2）型水庫。壩址以上控制流域面積53.6km2，除險加固后水庫總庫容42萬m3，樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水洞三部分組成。大壩為土壩，壩頂長90.4m，最大壩高9.5m，壩頂寬 13m，壩頂高程109.5m，上游壩坡坡比1∶2.5，下游壩坡坡比1∶2.5。承擔(dān)水庫周邊0.1萬畝農(nóng)田灌溉，防洪范圍為：下游2個村莊、1000人、200畝耕地。

根據(jù)《水利水電等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000），該水庫為小（2）型水庫，工程等別為Ⅴ等，主要建筑物為5級，次要建筑物為5級，洪水標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《水利水電等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）中3.1.2當(dāng)山區(qū)丘陵區(qū)的水利水電工程永久性水工建筑物的擋水高度低于15m，且上下游最大水頭差小于10m時，其洪水標(biāo)準(zhǔn)宜按平原濱海區(qū)標(biāo)準(zhǔn)確定。下紀(jì)落水庫洪水標(biāo)準(zhǔn)按平原區(qū)濱海區(qū)標(biāo)準(zhǔn)確定，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。根據(jù)《中國地震烈度區(qū)劃圖（1990）》和《山西省標(biāo)準(zhǔn)地理圖（1991）》的規(guī)定，該工程所在地區(qū)為8°地震區(qū)，水庫樞紐建筑物按8°地震烈度設(shè)防。

2 工程現(xiàn)狀存在的主要問題

下紀(jì)落水庫興建于1973年冬，現(xiàn)狀水庫總庫容39萬m3，溢洪道位于大壩左側(cè)，為漿砌石水泥砂漿抹面，斷面尺寸為6.4m×2.83m矩形斷面，進口高程105.8m，最大泄量45m3/s。輸水涵洞位于溢洪道的右側(cè)，涵洞進水形式為臥管式進水，最大輸水流量為0.4m3/s。

下紀(jì)落水庫屬于邊勘測、邊設(shè)計、邊施工的“三邊”工程，經(jīng)過幾十年的運行，工程存在老化、人為破壞、自然侵蝕等現(xiàn)象,水庫不能正常發(fā)揮工程效益，而且一旦垮壩失事，必將嚴(yán)重影響下游人民生命財產(chǎn)的安全，后果十分嚴(yán)重。因此了解水庫存在的問題，針對水庫存在的問題進行除險加固勢在必行。

工程存在的主要問題：

①水庫抗洪能力不達部頒標(biāo)準(zhǔn)。

②溢洪道進、出口損壞嚴(yán)重,泄槽底板損壞，側(cè)墻砌磚表面剝蝕嚴(yán)重，局部坍塌，影響正常泄洪。

③臥管嚴(yán)重?fù)p壞，輸水涵洞進、出口破損坍塌。

④無管理房、觀測設(shè)施。

3 除險加固工程建設(shè)內(nèi)容

2011年8 月臨汾市水利局組織有關(guān)專家對下紀(jì)落水庫大壩進行了安全鑒定，根據(jù)大壩安全鑒定主要結(jié)論及建議確定水庫除險加固工程建設(shè)內(nèi)容為：①大壩整修；②溢洪道改造；③臥管及輸水涵洞修復(fù)；④新建管理房；⑤增設(shè)大壩觀測設(shè)施。

4 除險加固措施

4.1 大壩整修

4.1.1 大壩壩頂改造

大壩壩頂寬13m，采用泥結(jié)碎石路面，厚200mm，路面以2%坡度向下游傾斜，在壩頂下游側(cè)設(shè)排水溝。

4.1.2 大壩上、下游壩坡整修

大壩上游壩坡因長期受波浪、水位漲落、雨水及氣溫變化等因素的影響，沖刷嚴(yán)重，為加強上游壩坡的穩(wěn)定，保護壩坡土料不受水流沖刷，上游壩坡采用干砌石護坡，下設(shè)反濾層。

下游壩坡設(shè)橫向排水溝3條，兩岸設(shè)坡腳排水溝，壩頂、橫向、坡腳排水溝互相連接形成整體排水系統(tǒng)。

下游壩坡設(shè)草皮護坡，坡腳設(shè)貼坡排水，鋪設(shè)材料自上而下依次為干砌石、碎石、砂礫料。

4.2 溢洪道改造

溢洪道進口高程下切1.5m，由105.8m降為104.3m，進口凈寬由6.4m拓寬至13.4m，將現(xiàn)狀溢洪道全部拆除改造，以現(xiàn)狀溢洪道左側(cè)控制，向右側(cè)拓寬。

改建后的溢洪道全長105m。包括進口段、控制段、泄槽段、消力池、尾水渠段。

①進口段：長17m，為平坡，邊墻采用重力式擋土墻，側(cè)墻及底板均采用M10水泥砂漿砌石內(nèi)襯C25混凝土。

②控制段：長8m，為平坡。其中閘室段長4m,凈寬13.4m，共4孔，單孔凈寬3.35m，采用整體C25鋼筋砼現(xiàn)澆，閘孔尺寸（寬X高）3.35m×2.8m，布置手電兩用螺桿啟閉機4部。

為滿足通行需要，閘室段下游設(shè)交通橋，橋?qū)?m；分為四跨，單跨凈寬3.35m，交通橋為梁板式橋，邊墩采用重力式邊墩及底板采用C25混凝土現(xiàn)澆，交通橋橋板、中墩采用C25鋼筋混凝土現(xiàn)澆。

③泄槽段：長30m，設(shè)計縱坡i=1/5.17，邊墻采用重力式擋土墻，邊墻及底板均采用M10水泥砂漿砌石內(nèi)襯C25混凝土。

④消力池段：長20m，邊墻采用重力式擋土墻結(jié)構(gòu)，邊墻及底板均采用M10水泥砂漿砌石內(nèi)襯C25混凝土。底板下設(shè)置直徑φ80mm的排水孔，順?biāo)鞣较蜷g距2m、垂直水流方向間距3m，底板下設(shè)反濾層由上至下依次為碎石層、中粗砂層、土工布。

⑤尾水渠段：長30m，縱坡1/100,邊墻采用重力式擋土墻結(jié)構(gòu)，邊墻及底板均采用M10水泥砂漿砌石。

為減小邊墻后的滲透水壓，在泄槽段、消力池段、尾水渠段的邊墻背水面設(shè)200×200碎石反濾體，碎石反濾體外包土工布，墻身設(shè)φ50PVC＠1500的排水管，管內(nèi)口包土工布且伸入墻后反濾體。

4.3 臥管及輸水涵洞修復(fù)

取水臥管是輸水洞取水建筑物，現(xiàn)狀淤積面以上臥管長7.6m，分5級，每級臺階設(shè)進水孔，孔徑分別為φ400mm、φ300mm，破損嚴(yán)重，淤積面臥管以下坍塌，控制閘閥位于放水涵洞內(nèi)。輸水洞進口高程為100.40m，出口高程為100.38m，縱坡1/2500。現(xiàn)狀輸水洞出口損壞，涵洞為圓拱直墻式，寬1.1m，高1.55m。

4.3.1 取水臥管修復(fù)

本次設(shè)計將臥管改造，改造后的臥管長13.23m，矩形斷面，寬0.7m，深0.61m，臥管采用M10水泥砂漿砌石結(jié)構(gòu)，蓋板為預(yù)制C25鋼筋砼，并在管頂設(shè)φ200mm通氣孔，底部設(shè)豎井消能，深1.0m，井底高程99.40m，上部為臺階狀，分11級，階高0.4m，階長1.0m、1.1m，正常蓄水位以下設(shè)進水孔，共8個，取水孔直徑0.35m，設(shè)直徑0.35m混凝土塞。

4.3.2 輸水洞修復(fù)

設(shè)計將輸水洞損壞的出口段拆除，按原斷面修復(fù)，長10m，襯砌形式與現(xiàn)狀涵洞相同，采用M10水泥砂漿砌石內(nèi)襯C25混凝土。對現(xiàn)狀洞內(nèi)破損部位進行修補、勾縫，洞內(nèi)清淤。涵洞出口接漿砌石梯形渠，長55m，設(shè)計渠底寬1.1m，邊坡1∶2，設(shè)計縱坡0.69%。

4.4 管理房

根據(jù)工程管理的需要，在庫區(qū)右岸的臺地上，新建管理房3間，建筑面積50m2。

4.5 增設(shè)大壩觀測設(shè)施

水庫自建庫以來，一直無觀測項目，無法監(jiān)測工程運行狀況，不能及時發(fā)現(xiàn)問題，處理工程隱患，必須增設(shè)必要的觀測設(shè)施。

大壩監(jiān)測項目：①壩面垂直位移和水平位移；②水庫庫水位的變化。

設(shè)簡易觀測設(shè)施，對大壩的垂直位移和水平位移進行觀測，在大壩壩頂下游側(cè)設(shè)三排沉陷觀測樁，共4個，并在大壩兩端的岸坡原狀土地基上設(shè)工作基點兩個。

設(shè)兩個水位尺以便觀察水庫庫水位的變化。

5 結(jié)語

水庫除險加固工程完成后，防洪標(biāo)準(zhǔn)將達到部頒標(biāo)準(zhǔn)，水庫樞紐建筑物正常運行，灌溉效益正常發(fā)揮，水庫管理方便可行。保護下游2個村莊，人口1000人，耕地200畝，恢復(fù)0.1萬畝耕地的灌溉，使水庫發(fā)揮其工程效益。陜西水利