銀河水庫除險加固工程措施淺析

□王 姝（遼寧省盤錦水文局）

銀河水庫除險加固工程措施淺析

□王 姝（遼寧省盤錦水文局）

修建水庫是人類興水利、除水害的重要手段。病險水庫的存在不僅嚴重影響區域防洪安全，同時也限制了水庫效益的正常發揮。為保障水庫及區域的防洪安全，充分發揮水庫興利效益，需對病險水庫進行除險加固。文章以遼寧省昌圖縣銀河水庫為例，對水庫除險加固工作的若干關鍵問題進行研究，著重對主壩、溢洪道、輸水洞存在的病險問題進行除險加固設計。

銀河水庫；除險加固；工程設計

1 水庫概況及除險加固的必要性

銀河水庫位于昌圖縣昌圖鎮銀河村，建于遼河二級支流馬仲河上，始于1970年，距昌圖縣城5 km，是一座以防洪、灌溉、養魚為主的綜合利用小（1）型水庫。主體工程由大壩、溢洪道、輸水洞組成。銀河水庫由興建至今，已運行30余年。其間由于當時條件的限制，在改擴建的過程中存在質量控制不嚴的問題。工程運行多年，嚴重老化，存在大壩穩定、壩體滲漏、混凝土強度降低等主要問題。根據2007年水庫安全鑒定被鑒定為三類壩。

2 攔河壩加固設計

2.1 壩體結構穩定分析

根據歷年最大風速和風向，選擇風向與壩軸線成一定角度的多年風速資料進行分析，得出平均最大風速為13.50 m/s。

水庫大壩為均質土壩，大壩全長770 m，最大壩高8.20 m，壩頂高程127.90 m，壩頂寬5.00 m，上、下游同在120.75處設戧臺，寬為2.00 m，上游坡坡比為1∶3，下游坡比為1∶2。

2.1.1 土壩變形分析及評價

從水庫大壩管理運行資料看，壩體局部存在輕微沉陷，主要是由于壩體不均勻沉降引起的，由于觀測資料不全，無法進行分析計算，只能對產生的原因進行分析。分析其原因主要以沉降為主，兼有其它成因，主要原因有以下幾個方面：①因為土料施工時含水過高，干容重過低，水庫建成后，在其自身重量的壓縮下，壩的中心部位和下部其土料的干容重逐漸加大，而外殼較松，加之風雨作用，使土變軟，以至促使松軟外殼的塑性蠕動。②壩基河床軟弱的粘土覆蓋層薄厚不均，致使大壩受重力下沉不均勻，導至壩體不同部位產生沉降差。③上壩土料混雜，性質不一，各部分土體自體沉陷、變形量不同所導。④壩體局部存在輕微沉陷是威脅水庫安全的主要問題，必須進行處理。

2.1.2 土壩穩定分析

2.1.2.1 計算參數的選取

由于銀河水庫歷經多年運行，原始設計資料難以查找。

2.1.2.2 計算工況的確定

根據大壩現狀的實際運行條件和水位參數，以及《碾壓式土石壩設計規范》中的相關規定，計算工況如下：

正常運用條件：正常高水位123.30 m，穩定滲流期上、下游坡的穩定計算。設計洪水位124.03 m，穩定滲流期上、下游坡的穩定計算。庫水位在壩高1/3處，穩定滲流期上、下游壩坡穩定計算。庫水位由設計洪水位降至123.30 m時上游壩坡穩定。

非常運用條件：校核洪水位124.80 m，可能形成穩定滲流時上、下游坡的穩定計算。

2.1.2.3 邊坡穩定計算

穩定計算方法根據規范規定，采用計及條塊間作用力的簡化畢肖普法計算壩坡抗滑穩定安全系數。

邊坡穩定計算采用中國水利水電科學研究院的《土石壩邊坡穩定分析程序（STAB95）》，穩定計算成果見表1。

表1 土壩穩定計算成果表

由土壩穩定計算成果表1可以看出，在各種工況下，土壩邊坡穩定，計算安全系數均大于規范允許的安全系數，所以土壩的邊坡在上述工況下是穩定的，大壩總體變形性狀及壩體沉降趨于穩定，但仍有開裂的可能，土壩抗滑穩定滿足規范要求。

2.2 護坡方式

迎水坡采干砌石護坡，被水坡為草皮護坡。

2.3 排水體設計

大壩壩后設貼坡排水，要清除松土及富含有機物的壩后填土。根據規定排水體頂面應高出壩后浸潤線（正常運行）逸出點高程1.50～2.00 m。通過初步考慮貼坡排水頂高程為124.91 m。在排水體與壩體、壩基土接觸面上，鋪設一層350 g/m2的無紡布作為反濾保護層。在排水體后設置排水溝。

2.4 壩頂布置

壩頂采用砂石路面，厚度為0.30 m；壩頂設有路燈照明。

3 溢洪道結構設計

3.1 引渠

引渠長10 m，底寬30 m，邊坡1:2.00，比降2‰。本次設計將引渠做干砌石襯砌，襯砌厚度為0.40 m，下設0.10 m碎石墊層。每隔2 m設瀝青木板伸縮縫。

3.2 導流段

導流段采用鋼筋混凝土結構，由底板和兩側擋土墻組成。底板混凝土強度等級為C20，墻混凝土強度等級為C25，底板長5 m，底板高程123.30 m底板厚0.30 m，下設0.20 m碎石墊層，0.20 m砂墊層，首末端設置2 m深齒墻，底板配筋Φ12@250雙層網格。擋土墻頂高程從125.30 m，墻頂寬0.30 m，底寬0.50 m，外伸0.50 m。詳細尺寸見圖紙。

導流段前進行防滲處理，鋪設土工膜防止水從上游滲透到控制堰，從而導致下游滲透破壞。防滲處理長度為10 m，（從導流段上游底板開始至上游10 m），深度為3 m。土工膜上鋪設0.10 m中細砂墊層、0.40 m干砌石，上部再用粘土回填。

3.3 控制堰

控制堰為鋼筋混凝土結構，由底板和兩側邊墻組成。底板混凝土強度等級為C20，墻混凝土等級為C25，堰頂高程為123.30 m，堰凈寬30 m，底板厚1 m，底板下設0.20 m碎石墊層，0.10 m砂墊層，為增加滲徑在堰體首末兩端底板下設2 m深齒墻。

3.4 陡坡段

陡坡段為鋼筋混凝土結構，底板混凝土強度C20，墻混凝土等級為C25，矩形斷面，比降1/4，落差3.96 m，陡坡段長16 m，底板厚0.30 m，下設0.30 m厚碎石墊層，0.20 m厚砂墊層。

3.5 消力池

消力池為鋼筋混凝土結構，池長11 m，由底板、擋土墻、消力坎組成。底板混凝土強度等級為C20，墻、消力坎強度等級為C25，底板高程119.34 m，底板厚0.60 m，消力池末端設0.75 m高消力坎。

3.6 海漫段

海漫段為干砌石結構，長18 m，寬30 m，由底板、齒墻組成。底板厚0.40 m，下設0.20 m碎石墊層，首末端齒墻深均為2 m。

4 輸水洞加固設計

4.1 進口段

進口段采用鋼筋混凝土結構，由底板和兩側擋土墻組成。底板長5 m，底板高程120.75 m，底板厚0.30 m，下設0.10 m砂墊層，首末兩端設2.00 m深的齒墻，底板配筋Φ12@250雙層網格。底板混凝土標號為C20，抗凍標號F100，抗滲標號為W6。

4.2 洞體段

整個洞體均為鋼筋混凝土結構，洞截面尺寸為1.00 m× 1.00 m，洞體長40.75 m，洞進口底板高程120.75 m。洞底板、頂板及側墻厚0.30 m，底板下設0.10 m砂墊層，為防止不均勻沉降設伸縮縫，并在分縫處設橡膠止水和截水墻，截水墻斷面為梯形斷面，上頂寬0.50 m，底寬1.30 m，墻高1 m。

4.3 豎井式控制段

為防止浸潤線形成將豎井布置在靠近壩頂。豎井為鋼筋混凝土結構，矩形截面，豎井基礎平面尺寸為4.00 m×4.00 m，底板厚0.30 m。啟閉臺頂高程126.50 m，啟閉梁截面尺寸0.20 m×0.40 m（寬×高），啟閉梁配筋為Φ16。由于原閘門和啟閉機已無法正常啟閉，故需更換。閘門為鑄鐵平板閘門，采用10 t電動卷揚啟閉機。同時對啟閉室進行重建。

因閘門開啟時。閘下高速水流不斷帶走空氣，使閘后形成不穩定的低壓區，從而引起流態不穩定，閘門振動或建筑物的氣蝕破壞和啟閉力的增加，為消除這種低壓區，在閘門后設置通氣管由洞內直通到洞外大氣中，以便在閘門啟閉時起充氣和排氣的作用，通氣管直徑為Φ100。

啟閉室為磚混凝土結構，平面尺寸為4.00 m×4.00 m墻后0.37 m，啟閉室地面配筋為Φ12單層網格。

4.4 消力池段

消力池為矩形過水斷面擴散式消力池，鋼筋混凝土整體結構，寬度為3.00 m。總長7.00 m，池深0.40 m，底板厚0.50 m，池底高程120.25 m。

4.5 海漫段

海漫段為干砌石結構，長11 m，寬3 m，由底板、齒墻組成。底板高程120.55 m，底板厚0.40 m，下設0.20 m碎石墊層，首末端齒墻深均為1.50 m。

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：1673-8853（2017）02-0065-02

2016-12-02

編輯：趙 鑫

王姝（1973-），女，高級工程師，主要從事水文情報、預報；水文水資源工作。