淺議夏縣王峪口水庫的除險加固措施

丁毅珍 武良翠/夏縣水利局

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淺議夏縣王峪口水庫的除險加固措施

丁毅珍 武良翠/夏縣水利局

【摘 要】文中就夏縣王峪口水庫除險加固措施展開論述，描述了王峪口水庫的工程概況、水文氣象和工程地質(zhì)情況，對王峪口水庫存在的問題加以論述，針對性的提出王峪口水庫的除險加固措施。

【關(guān)鍵詞】水庫；存在問題；除險加固；措施

1.工程概況

王峪口水庫位于黃河水系涑水河流域姚暹渠上游，地處夏縣廟前鎮(zhèn)王峪口村東1.5km，是一座以防洪、灌溉為主的?。?）型水庫。原設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為：五十年一遇設(shè)計，百年一遇校核。總庫容137.38萬m3，控制流域面積20.4km2，設(shè)計灌溉面積0.4萬畝。下游保護(hù)范圍包括廟前、裴介兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)14個村莊、4.5萬人、4.93萬畝農(nóng)田、鹽池及209國道等。

水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水涵洞等三部分組成。大壩為碾壓均質(zhì)土壩，最大壩高24.5m，壩頂長420m，壩頂寬5m，壩頂高程494.20m，大壩上游坡比1:3.0，干砌石護(hù)坡，下游坡比1:2.0、1:2.5，在482.10m高程處設(shè)一馬道，寬1.5m，草皮護(hù)坡，并設(shè)有砌石排水溝；輸水涵洞位于大壩中間，居大壩右端250m，斷面為城門洞型，洞長71m；溢洪道位于大壩右端，為開敞式，進(jìn)口底高程488.5m，原設(shè)計寬度7m，經(jīng)1979年改建后寬度為12m，總長350m，末端設(shè)陡坡和消力池。

正常溢洪道位于大壩左側(cè)，為開敞式寬頂堰，堰頂高程469.9m，斷面凈寬15m，進(jìn)口處設(shè)有六孔工作橋，每孔凈寬2.5m，側(cè)墻高4.5m，總長361m，設(shè)計最大泄量165m3/s，消能形式為跌水消能。

王峪口水庫始建于1971年12月，于1974年7月竣工蓄水，由夏縣水利局設(shè)計，鄉(xiāng)鎮(zhèn)受益群眾施工。水庫建成后，攔蓄王峪口溝洪水，削減了下游姚暹渠洪峰流量，為姚暹渠安全度汛提供了有力保障。

水庫于1977年對大壩裂縫進(jìn)行了處理；1978年對大壩進(jìn)行了灌漿；1979年改建溢洪道；1980年對涵洞出口進(jìn)行了護(hù)砌；2005年對涵洞頂部裂縫進(jìn)行開挖回填處理。目前，由于大壩裂縫較多，庫區(qū)淤積，1987年以后一直空庫運(yùn)行。

2.水文氣象

王峪口水庫控制流域?qū)俅箨懶约撅L(fēng)氣候，春季干旱多風(fēng)，夏季暴雨時有發(fā)生，秋季陰雨連綿，冬季少雪干冷。根據(jù)夏縣氣象站統(tǒng)計資料，多年平均降雨量637mm，最大日降雨量105.9mm（1992年8月31日）。多年平均蒸發(fā)量1807mm，多年平均氣溫12.9℃，歷年最高氣溫為40.7℃，極端最低氣溫-19.8℃，無霜期為200天，多年平均風(fēng)速1.8m/s，最大風(fēng)速18m/s（1992年4月28日），風(fēng)向多為東南風(fēng)。

汛期6～9月份降雨量占全年降雨量的63.3%，主汛期7月15日至8月15日雨量比較集中。

水庫流域雖有水文測站，但無系統(tǒng)水文資料，屬無資料地區(qū)，且流域面積較小，洪水計算采用《山西省運(yùn)城地區(qū)水文計算手冊》和《山西省暴雨洪水計算實用手冊》分別計算。

3.工程地質(zhì)

3.1水庫區(qū)工程地質(zhì)條件

該區(qū)所處大地構(gòu)造位置屬臨汾運(yùn)城新裂陷與豫皖斷塊的交匯帶，運(yùn)城凹陷中的東南部，庫區(qū)所處地貌單元為中條山中低山區(qū)及王峪口河河谷，走向呈北西—南東向。改區(qū)地形總體呈兩邊高，中間低的黃土梁峁區(qū)河流地貌。

該區(qū)地下水類型主要為松散巖類孔隙型潛水。松散巖類孔隙水儲存在第四系全新統(tǒng)沖洪積形成的砂卵石中，水量較豐富，主要補(bǔ)給來源為大氣降水、河水補(bǔ)給、來自上游的側(cè)向徑流補(bǔ)給，排泄方式較為簡單，主要是向下游的側(cè)向徑流排泄，由于卵石的透水性強(qiáng)，該類型地下水的徑流條件較好。該區(qū)地震基本烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度峰值為0.15g，地震東反應(yīng)譜特征周期為0.40s，屬設(shè)計地震第一組。

3.2壩址工程地質(zhì)條件

勘察在壩體軸線上布置勘探點，最大揭露層深30.0m，地層主要由低液限粉土、級配良好礫、低液限粘土、含細(xì)粒土礫組成，根據(jù)工程地質(zhì)特征，自上而下分為以下4層：（1）低液限粉土、（2）級配良好礫、（3）低液限粘土、（4）含細(xì)粒土礫。

壩體土主要由壤土組成，有較多鈣質(zhì)結(jié)核和原土團(tuán)塊，均勻性差，同時由于壩體年久失修，在壩體上和輸水涵洞壁上，存在多處陷坑及裂縫，共存在較大的裂縫17條，主要集中在大壩的輸水涵洞到左壩肩之間。

壩基局部存在級配良好礫，原因為在筑壩時礫石清除部徹底，通過試驗該層礫石的滲透系數(shù)為8.1?10-2cm/s，為強(qiáng)透水，會造成壩基滲漏。

4.水庫存在問題

（1）壩體：經(jīng)地質(zhì)勘探，壩體土含有較多的鈣質(zhì)結(jié)核和原土團(tuán)塊，均勻性差，壩體填筑時碾壓質(zhì)量較差。同時由于壩體年久失修，在壩體上和輸水涵洞壁上，存在多處陷坑及裂縫，較大的裂縫4條，主要集中在大壩的輸水涵洞到左壩肩之間。

（2）壩基：壩基局部存在級配良好礫，原因為在筑壩時礫石清除不徹底，通過試驗該層礫石的滲透系數(shù)為8.1?10～2cm/s，為強(qiáng)透水，會造成壩基滲漏。

（3）輸水涵洞：輸水涵洞部分勾縫砂漿脫落，經(jīng)勘察，有多處橫向裂縫，寬1～2mm的裂縫就有12條，輸水涵洞進(jìn)口淤積嚴(yán)重，工作橋橋板破損，啟閉機(jī)老化失靈，閘門銹蝕嚴(yán)重，已不能正常運(yùn)行。

（4）溢洪道：溢洪道下游陡坡段左側(cè)砌石護(hù)坡有多處坍塌，跌水以下左堤未襯砌，不能正常運(yùn)行。

（5）其他設(shè)施：水庫缺少必要的監(jiān)測設(shè)施、滲流觀測設(shè)施和通訊設(shè)施，管理房破損，防汛搶險道路不暢。

5.水庫除險加固措施

根據(jù)水庫多年運(yùn)行情況及地質(zhì)勘察報告，針對水庫存在的問題，提出如下處理措施。

5.1大壩主體工程加固措施

該壩整體施工質(zhì)量較差，1978年由于大壩左側(cè)下游壩坡出現(xiàn)裂縫，對大壩進(jìn)行灌漿處理，2005年對涵洞頂部裂縫進(jìn)行開挖回填處理，但處理效果不是很明顯。1987年以后至今，水庫基本保持空庫度汛。再者壩體背水坡不滿足抗滑穩(wěn)定要求，故建議壩體除險加固采取以下工程措施：

（1）壩體防滲采用兩布一膜防滲；

（2）壩體上游設(shè)干砌石護(hù)坡，背水坡進(jìn)行培厚處理，裂縫開挖夯填，新做壩面縱橫向排水溝及貼坡排水反濾層；

（3）整修壩頂，鋪筑泥結(jié)石路面。

5.1.1壩體防滲處理。

王峪口水庫大壩由于施工質(zhì)量差，造成壩體土密實度不一，均勻性差。為提高壩體的抗?jié)B能力，在壩體上游鋪設(shè)復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲處理。

5.1.2壩體培厚加固。

由于壩體下游壩坡存在著抗滑穩(wěn)定安全問題，故對下游壩坡進(jìn)行培厚處理，壩坡坡比由原來的1:2.0變?yōu)?:2.5以保證壩坡抗滑穩(wěn)定。培厚土料選和原壩體填筑材料相同的粉質(zhì)黏土。按照土壩施工規(guī)范，壩體培厚填筑壓實度不小于96%。壩體培厚按壩坡線分層回填夯實，可將松動土體移做下部回填土方，回填時由下至上分層回填夯實。施工時要求徹底清除樹根雜草，坡面修正平順、密實。回填時，應(yīng)將開挖坑槽時的階梯逐層削成斜坡，做好新老土的結(jié)合。

5.1.3增設(shè)排水反濾層。

下游壩腳增設(shè)貼坡式反濾層，反濾層頂寬2.0m，高4.0m，分三層，依次為30cm砂層、30cm碎石層、80cm塊石層。石塊結(jié)合力求緊密，所有空隙都用小石塊嵌緊，護(hù)坡塊石應(yīng)大致方正，尺寸不小于30cm，質(zhì)地新鮮、堅硬。塊石與塊石層與層之間鎖結(jié)方式鋪砌，墊層與干砌石鋪砌配合砌筑，隨鋪隨砌。砌體表面和邊緣應(yīng)順直、整齊、牢固，砌縫的寬度不大于25mm，所有明縫用小片石料填縫緊密。

5.2裂縫處理

壩體主要有4條大的裂縫，由于在壩體上游采用了有效的壩體防滲措施，壩體不會再有嚴(yán)重滲漏問題，裂縫處理主要是解決雨水的滲入造成壩體的穩(wěn)定問題，對裂縫采用開挖回填的處理方法。處理范圍為表層以下5-6cm，槽底寬度為0.5m，邊坡采用1:0.75，開挖長度比縫端長2m，回填土采用與壩體相同土質(zhì)，分層碾壓夯實，夯實土壓實度不小于96%，裂縫處理完成后進(jìn)行壩坡整修及培厚。

5.3壩坡防護(hù)加固

5.3.1上游壩坡防護(hù)工程。

結(jié)合復(fù)合土工膜防滲工程的實施，建議對上游壩坡進(jìn)行干砌石護(hù)坡防護(hù)，以保證上游壩坡的蓄水穩(wěn)定和庫壩工程的整齊美觀。壩體土主要為低液限粉土，需設(shè)兩層反濾層，第一層為粗砂墊層，厚度為15cm，粒徑范圍為0.5mm-2mm：第二層反濾層為砂礫料，厚度為15cm，粒徑范圍為10mm-60mm。根據(jù)近年來水庫運(yùn)行和泥沙淤積情況，上游壩坡新增干砌石護(hù)坡，范圍為現(xiàn)狀淤積面至壩頂。干砌石護(hù)坡垂直厚度30cm，石塊結(jié)合力求緊密，所有空隙都用小石塊嵌緊，護(hù)坡塊石應(yīng)大致方正，尺寸不小于30cm，質(zhì)地新鮮、堅硬。

5.3.2下游坡新修壩面排水溝。

下游坡培厚加固后，在壩坡上設(shè)置縱橫排水溝，沿馬道內(nèi)層設(shè)縱向排水溝，由于壩面較長，沿下游壩面每隔100m左右設(shè)一條橫向排水溝，直接排水至縱向排水溝。

5.3.3壩頂維修加固。

對壩頂進(jìn)行整修，碾壓夯實，修筑泥結(jié)石路面，滿足施工和運(yùn)行檢修時設(shè)備通行要求。

5.4溢洪道修復(fù)加固

溢洪道位于大壩右端，為開敞式，進(jìn)口堰底高程488.5m，斷面凈寬12m，總長350m，下游陡坡段護(hù)坡有三處局部坍塌，總長30m左右，消力池以下左堤未襯砌，不能正常運(yùn)行。溢洪道擬加固措施為：

（1）對下游陡坡段坍塌護(hù)坡進(jìn)行原斷面恢復(fù)，結(jié)構(gòu)為M7.5水泥砂漿砌石擋土墻，總長30m左右，土基及回填土需碾壓夯實。

（2）消力池0+350以下左堤進(jìn)行襯砌，結(jié)構(gòu)采用M7.5漿砌石護(hù)坡護(hù)砌長度88m。

5.5輸水涵洞除險加固

輸水涵洞位于大壩中間，距大壩右端250m，斷面為城門洞型，凈寬1.0m，高1.9m，縱坡1/100。涵洞部分勾縫砂漿脫落，有多處橫向裂縫；閘室工作橋砌石橋墩老化，裂縫較多，橋板鋼筋裸露；啟閉機(jī)老化失靈，無閘門，已無法運(yùn)行。

由于下游壩坡培厚，輸水涵洞出口延長，原涵洞出口緊接明渠跌水，建議拆除原涵洞出口及部分渠道，新做M7.5漿砌石拱涵，寬1.0m，高1.9m，側(cè)墻厚50cm，底板厚30cm，與原斷面相同，連接處設(shè)分縫止水。涵洞回填土基需分層夯填，壓實度不小于96%，底板下設(shè)30cm三七灰土墊層。涵洞出口設(shè)跌水與原渠道連接。

對于輸水涵洞洞壁漿砌石勾縫砂漿脫落及橫向裂縫，采用補(bǔ)強(qiáng)防滲措施，首先將砌體沿縫鑿成深大于2cm，寬5-8cm的槽刷洗干凈后，用玻璃纖維堵塞漏縫，用摻有水玻璃的快速水泥砂漿勾縫。

工作橋橋墩采用C20鋼筋砼排架結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)采用C20預(yù)制砼梁板式結(jié)構(gòu)，工作橋兩側(cè)設(shè)置鋼制欄桿。

輸水涵洞控制閘門采用平板鋼閘門，閘門尺寸1?1.5m，結(jié)構(gòu)尺寸不變，僅對原閘槽進(jìn)行修復(fù)加固，進(jìn)口設(shè)鉛絲籠石防沖設(shè)施。

5.6防汛道路

修建一條連接209國道的防汛道路，防汛道路直通壩頂。防汛道路路基寬5.0m，路面寬4.0m，路面為泥結(jié)石路面。

水庫除險加固完成后，將保護(hù)下游鹽池和209國道以及廟前、裴介兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)14個村莊、4.93萬畝農(nóng)田、4.5萬口人的人民生命財產(chǎn)安全，為夏縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供重要的安全保障。