沙蔣水庫大壩加固工程設計

□王洪興（商丘市金龍水利工程有限公司）

0 引言

長期以來,水利工程在防洪、排澇、抗旱、減災等方面對國民經濟的發展做出了重大的貢獻,同時在工業生產、農業灌溉、居民生活、生態環境等生產經營管理中發揮了巨大作用。所以應該加強對水利工程建設的重視程度，保證水利工程建設事業的快速發展。在水利工程中，大壩工程是其重要的組成部分，其質量的好壞直接影響水利工程建設的整體質量。

1 沙蔣水庫概況

沙蔣水庫位于河南省林州市陵陽鎮沙蔣村東約lkm 處，屬于海河流域衛河水系，是洹河支流上的一座以防洪、工業供水和灌溉為主的小（2）型水庫，是紅旗渠灌區調蓄配套工程。水庫上游控制河道長度0.80km，河道比降10.65×10-2，壩址以上控制流域面積0.50km2,水庫總庫容18 萬m3，興利庫容13 萬m3，死庫容0.70 萬m3，設計灌溉面積33.33hm2。沙蔣水庫下游有官莊西水庫和橫水鎮海洼村，保護人口1000 余人，耕地80hm2，另外在下游500m 處有建成的林長高速。沙蔣水庫在發揮防洪和灌溉作用的同時，還為紅旗渠經濟技術開發區提供水源，對林州市工業建設發揮重要作用。

沙蔣水庫下游緊鄰的官莊西水庫控制流域面積l.00km2。洪水標準為20a 一遇設計，200a 一遇校核。正常蓄水位193.70m，興利庫容18 萬m3;20a 一遇設計洪水位194.89m，相應庫容21 萬m3;200a 一遇校核洪水位195.46m，相應庫容23 萬m3。

2 沙蔣水庫組成部分

沙蔣水庫于1975年10月動工修建，1977年12月完成。水庫樞紐由大壩、溢洪道、輸水洞等建筑物組成。

2.1 大壩

沙蔣水庫大壩為均質土壩，由東向西再向北，平面呈“L”型，壩頂全長370m，頂寬4m 左右，壩項高程為212.53～213.46m，最大壩高16.30m，上游邊坡為1:2.50～1:3.30,下游邊坡為1:2。大壩上游壩坡無護砌，下游壩坡無排水溝，壩腳無排水棱體。壩頂道路現狀為土路，路面坑洼不平。大壩無任何觀測設施。

2.2 溢洪道

溢洪道位于大壩左端，為開敞式溢洪道，全長105.50m，進口高程為210.78m，最大泄量為15m3/s。控制段、泄槽段均為矩形斷面，底坡呈階梯型，底寬4m，采用漿砌石砌筑，兩側漿砌石擋墻高2m，頂寬0.60m。溢洪道末端無消能設施。現狀進口段導墻損壞嚴重，由于縱坡坡度大，底部沖刷嚴重，局部擋墻漿砌脫落，出現裂縫。

2.3 輸水洞

輸水洞位于大壩中部，L 型的轉折處，進口底高程為202.33m。上游段為DN400 無縫鋼管，管道末端設擋水隔墻；下游段工作洞為砌石涵洞結構，總長14m，洞內設砌石明渠與上游無縫鋼管連接，出口4m 處現狀設有一扇鐵門。砌石涵洞斷面尺寸為1.50m×2.10m，城門洞形。明渠凈寬0.80m，深1m，上有混凝土蓋板。鋼管末端設手動控制閥門，輸水洞最大泄量0.27m3/s。輸水洞現狀存在問題：下游壩坡培厚后，工作洞長度不夠；涵洞砌筑質量差，年代較長，局部變形，漿砌脫落，出現裂縫；控制閘門及啟閉設施現已銹蝕損壞，無法正常使用。

3 沙蔣水庫大壩存在問題

根據安全評價報告及鑒定核查意見，大壩存在的主要問題：大壩防洪標準低；壩體壓實度達不到規范要求，筑壩材料不合格、填筑質量差；上游壩坡無護坡；下游邊坡不穩定，下游壩坡浸潤線出溢點高，下游無排水設計。

依據《碾壓式土石壩設計規范》(SL274-2001)第4.2.3 條，粘性土的填筑密度以壓實干密度為設計指標，并按壓實度確定，對3 級中、低壩及3 級以下的中壩壓實度應為96%～98%，壓實度取為96%，以控制干容重為16.80kN/m3，對壩體填料進行質量評價。根據本次勘探揭露的壩體地層情況，壩頂以下2.00m 厚度壩體填土壓實度為83%，干密度為14.70kN/m2,滲透系數為4×10-3cm/s，填筑質量較差。

現狀上游邊坡為1：2.50～1：3，壩坡無護砌。現狀下游邊坡為1：2，根據穩定復核計算，下游壩坡不穩定，下游壩坡高水位時浸潤線出溢點高，在正常蓄水位時不滿足滲流要求。

4 沙蔣水庫大壩加固工程設計

4.1 水庫大壩加固必要性

水庫是解決當地嚴重缺水、脫貧致富的命脈工程,對大壩進行加固是確保水庫安全運行的需要，也是地區經濟和社會發展的要求。目前，水庫為農田提供灌溉水源，水庫大壩加固對灌區擴建有重大意義。水庫大壩建庫以來到目前存在安全隱患，水庫帶病運行威脅下游居民生命財產安全，所以，為保證水庫大壩安全運行，促使工程綜合利用效益充分發揮，為該地區經濟持續、快速、健康發展提供安全保障，水庫大壩加固非常必要，也十分緊迫。

4.2 大壩加固工程設計

4.2.1 大壩防滲工程

為解決壩頂以下2.00m 厚度壩體為中等透水、高水位時易形成滲漏以及下游壩坡高水位時浸潤線出溢點高的問題，本工程設計將（樁號0+000～0+200）現狀壩頂以下2.00m 厚度壩體進行翻修，開挖至高程210.65m，然后重新填筑分層碾壓至高程212.65m；下游壩腳設排水棱體。

4.2.2 上游壩坡工程

根據大壩現狀上游壩坡情況及壩坡穩定計算，本工程設計上游邊坡高程208.60m 以上為l：2.50，高程208.60 以下為1：3。

C20 混凝土護坡(樁號0+000～0+300)。混凝土護坡厚度為120mm，分塊尺寸1.80m ×2.80m（寬×高）分縫處填0.20m 寬C20 無砂混凝土，混凝土抗凍等級F100，抗滲等級為W4。從壩頂高程212.65m 至上游壩腳，先鋪設150mm 厚碎石墊層，然后澆筑C20 混凝土護坡。護坡在壩腳及兩側與岸坡結合處設置C20 混凝土齒墻，高0.45m，寬0.30m。

現狀上游壩坡無踏步，本工程設計在樁號0+187 處設一道踏步由壩頂至壩腳。踏步及兩側路沿石均采用C20 混凝土現澆，踏步凈寬2m，每階高0.15m、寬0.37m，路沿石寬0.20m，高0.25m。

4.2.3 下游壩坡工程

下游壩坡（樁號0+000～0+300）培厚后，進行修坡、平整，植草護坡。

現狀下游壩坡無排水溝，為防止雨水沖蝕下游壩坡，設計新建5 道橫向排水溝和1 道縱向排水溝。排水溝采用矩形斷面，口寬0.30m，深0.35m，兩側邊墻及溝底厚度均為0.10m，采用C20 混凝土結構。

現狀下游壩坡無踏步，本工程設計在樁號0+187 處設一道踏步由壩頂至壩腳。踏步及兩側路沿石均采用C20 混凝土現澆，踏步凈寬2m，每階高0.15m,寬0.37m，路沿石寬0.20m，高0.25m。

現狀下游壩坡坡腳處無排水棱體，根據大壩浸潤線復核計算，下游壩坡高水位時浸潤線出溢點高，在正常蓄水位時不滿足滲流要求。下游官莊西水庫正常蓄水位為193.70m，校核洪水位195.46m，為防止校核洪水淘刷沙蔣水庫坡腳，排水棱體高程按照設計洪水位加波浪超高確定。排水棱體采用塊石堆筑，長約80m，頂高程為196.70m，頂寬1m，高3m，內坡1：1，外坡1：1.5，與壩體粘土部分接觸部分設反濾層，反濾層包括200mm 厚碎石墊層和200mm 厚砂墊層。

4.2.4 壩頂工程

壩頂道路現狀為土路，寬度4m 左右，路面坑洼不平。壩頂路面設計為泥結碎石路面（樁號0+000～0+370），全長370m，路面凈寬3.50m，厚150mm，路面中心高程為212.65m，壩頂路面向下游按1.50%放坡。路面下游測設矩形C20 混凝土路緣石，高700mm，寬200mm，每段長1m，采用現場預制并砌筑。

壩頂（樁號0+000～0+370）設M7.5 漿砌石防浪墻，C20 混凝土壓頂，全長370m，防浪墻每10m 設一道縫。防浪墻墻頂高程213.45m，砌石墻厚0.30m，高0.89m，前后齒寬0.25m、厚0.50m。

5 結語

綜上所述，對沙蔣水庫大壩進行加固工程設計，排除了水庫的安全隱患，樞紐工程能安全運行，水庫的綜合效益能正常發揮，為地區經濟持續、快速發展提供安全保障。

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