方城縣橫山馬水庫除險加固工程設計

魯克勤，王靜波

（南陽市水利建筑勘測設計院，河南 南陽 473007）

0 前言

橫山馬水庫位于方城縣拐河鎮(zhèn)橫山馬村橫山馬村民小組北500 m，屬于淮河流域沙河水系澧河支流。該水庫于1972年10月動工興建，1973年2月竣工，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的小（2）型水庫。水庫壩址以上控制流域面積0.41 km2，主河道長度1.66 km，河道平均比降0.03。水庫工程等級為Ⅴ等，主要建筑物級別為5級。水庫原設計防洪標準為30年一遇，校核防洪標準為300年一遇，校核洪水位210.46 m（黃海高程系，下同），總庫容11萬m3；興利水位209.20 m，興利庫容7.50萬m3；死水位204.80 m，死庫容1萬m3。橫山馬水庫經(jīng)過近40年的運行，存在許多安全隱患，一旦失事，將給下游重要基礎設施和沿河人民群眾帶來嚴重災害。因此，需要對橫山馬水庫進行安全鑒定，并且進行相應的除險加固設計。

1 方城縣橫山馬水庫除險加固工程概況

現(xiàn)階段，中國大部分水庫修建時間都比較長，受到修建當時技術水平、人力、物力等因素的影響，其與科技發(fā)達的現(xiàn)在相比具有明顯的時間上的差距，在長久的使用過程中更是滋生了較多的安全問題。橫山馬水庫下游有方城縣拐河鎮(zhèn)等交通設施，共有人口800人，耕地面積約13.33 hm2，地理位置重要。經(jīng)復核，水庫壩頂高程不滿足300年一遇洪水校核標準要求。橫山馬水庫大壩防洪安全性為C級。大壩沉降，壩頂為土路面，坑洼不平，雜草叢生；迎水坡無護坡，壩腳淘刷嚴重，雜草灌木叢生，坑洼不平；下游壩坡無護砌、雜草灌木叢生，坑洼不平，無排水溝，無排水體；綜合評價壩體質(zhì)量不合格。大壩壩頂防浪墻及混凝土路緣石毀損，殘缺不全；迎水坡無護坡，壩腳淘刷嚴重，雜草灌木叢生，坑洼不平，無上壩臺階。溢洪道進口段及尾水渠段底板及兩岸邊坡無護砌，兩岸邊坡較陡，不穩(wěn)定，現(xiàn)狀消能設施老化嚴重。不能滿足泄洪要求。輸水洞啟閉機房倒塌，啟閉機不能正常運行，工作閘門無法工作，洞周存在接觸滲漏問題；出口消力池淤積；結構安全性為C級。橫山馬水庫大壩壩體座于粉質(zhì)黏土層上，河槽段下游坡腳有滲水現(xiàn)象，滲水呈明流；河槽段存在接觸滲漏。綜合評價該水庫大壩滲流形態(tài)不安全，為C級。輸水洞工作閘門年久失修，嚴重銹蝕，啟閉機不能正常運行，工作閘門無法工作；金屬結構安全性為C級。無監(jiān)測設施，管理設施不完善。綜上所述，橫山馬水庫病險嚴重，為三類壩，急需進行除險加固設計。

2 方城縣橫山馬水庫除險加固工程設計

2.1 大壩工程設計

下游坡面按1：2.25邊坡整修，采用12 cm厚C20混凝土護坡。混凝土護坡設計尺寸為1.90 m×1.90 m，四周設10 cm寬無砂混凝土填縫；在護坡坡腳設寬0.40 m、高0.80 m的漿砌石齒墻。大壩總長128 m，壩頂總寬3 m，壩頂高程210.60 m。壩頂路面材料采用厚15 cm泥結碎石路面，并在上游側(cè)新建C20混凝土防浪墻，下游側(cè)新建C20混凝土路緣石。下游坡面按1：2邊坡整修，對于培厚部位，回填黏土，相對密度不小于0.96，整修后采用草皮護坡。設計在高程205.80 m處設置平臺一道，寬1.70 m，平臺以下大壩樁號0+016～0+110段設貼坡排水體。新建坡面排水溝共5條，總長249 m，采用Mu60M7.5漿砌石結構。

2.2 溢洪道工程設計

溢洪道由進口段、控制段、泄槽段、消力池及尾水渠段組成。溢洪道進口寬9.00 m，進口段為圓弧形翼墻，樁號為0+003～0+010。控制段為無坎寬頂堰，樁號為0+010～0+016，堰頂高程209.20 m，堰長6 m，堰寬9 m。泄槽段總長12 m，縱坡1：3，跌差4 m。進口控制底寬為9 m，出口底寬為6 m，樁號為0+016～0+028。消力池長度8 m，底寬6 m，池深0.80 m，樁號為0+028～0+036。尾水渠段長34 m，底寬6 m，底板高程按1：17的坡比進行整平。

2.3 輸水洞工程設計、觀測設計、管理房屋

拆除重建原輸水洞進口，新建閘室、工作橋、出口擋墻、消力池及渠道拆除重建，更換閘門等機電設備。大壩壩體表面豎向位移觀測斷面選擇地質(zhì)、地形、壩體填筑質(zhì)量變化及運行管理中發(fā)現(xiàn)有異常反應處，此次設計位移測點布置在大壩樁號0+050及0+100斷面設2個測點。位移基點布置在左岸山坡上，共計1處。水庫現(xiàn)狀無管理房屋，此次工程新建管理及生活房屋2間共40 m2，采用磚混結構，以滿足水庫防汛及管理需求。

2.4 機電、金屬結構設計

管理房設置配電箱（型號PZ-30）控制各供電回路。屋頂上設置避雷帶，用來保護電力設備、機電設備等，避雷帶采用φ8鍍鋅圓鋼，埋在屋檐內(nèi)，高出檐頂1 m；防雷引下線利用墻體構造柱縱向鋼筋和控制室主筋連接，不再專設接地線。此次設計輸水洞進口工作閘門、檢修閘門各1扇，閘門凈尺寸為1 m×1 m，采用型號為平面鑄鐵閘門，輸水洞工作閘門及檢修閘門啟閉設備均采用LQ-5T螺桿式啟閉機。

2.5 消防設計

水庫消防設計貫徹以“預防為主，防消結合”的工作方針，“堅持全面防范，加強重點，確保安全”的原則，并以自防、自救為主，外援為輔，采取積極可靠的措施預防火災的發(fā)生。

根據(jù)消防規(guī)范，該水庫消防重點：閘室配電室、管理房辦公室及生活區(qū)等。為保證壩區(qū)和工程管理的安全，在管理房設2只干粉滅火器。

2.6 環(huán)境保護及水土保持設計

工程對環(huán)境的不利影響主要表現(xiàn)在施工期會造成小范圍新的水土流失，工程施工對植被、農(nóng)田的破壞以及廢水、廢渣、施工噪音對局部環(huán)境產(chǎn)生的影響等，但這些影響都是局部的、暫時的，只要采取相應得力的措施，就可以把施工期的影響降至最小。工程施工期施工點的生產(chǎn)、生活廢水、含油廢水方量雖小，但應強調(diào)禁止向水庫直接排放，以免污染庫水。施工點距壩址上、下游有村莊，應禁止夜間使用高噪音施工設備，以防噪音擾民事件發(fā)生。拌和站棄渣和固體廢棄物集中堆放并用薄膜進行臨時防護，對施工過程中易產(chǎn)生粉塵的部位進行遮蓋，場地灑水濕潤，對生活飲用水及食物的供應、保管、加工等各個環(huán)節(jié)加強防范，對飲用水水質(zhì)進行監(jiān)測等，通過采取有效的防治措施，確保工程建設區(qū)生產(chǎn)安全。施工場地防治區(qū)水土保持措施：施工場地位于大壩及溢洪道上，主要布設大壩及溢洪道施工的生活辦公室、綜合倉庫、綜合加工廠、鋼筋、模板加工廠，工程結束后清理臨時建筑，對臨時占地恢復原貌，并植樹種草。渣場防治區(qū)水土保持措施：渣場堆渣結束后，拆除各種臨時建筑，清理雜物，平整場地，同時完善排水設施，然后進行植樹造林。造林樹種選擇速生楊，種植密度2 m×2 m，穴規(guī)0.40 m×0.40 m×0.40 m，畝均種植167株。

2.7 工程節(jié)能設計

按照節(jié)能措施應貫徹實用、經(jīng)濟合理、技術先進的原則，此工程線路均選用銅芯電力電纜，電源就近引入，減少線路上的能量損耗。在節(jié)能設計方面，提高設備的自然功率因數(shù)，以減少對超前無功的需求，此工程采用功率因數(shù)較高的同步電動機；熒光燈采用高次諧波系數(shù)低于15%的電子鎮(zhèn)流器；采用電感鎮(zhèn)流器的氣體放電燈，單燈安裝電容器；采用高效光源，在閘室及管理房選用稀土金屬熒光燈，景觀燈具采用低壓鈉燈和高壓鈉燈等。

3 結語

綜上所述，方城縣橫山馬水庫防洪位置重要，安全問題意義重大。橫山馬水庫安全鑒定結果顯示水庫病險嚴重，急需進行除險加固。對其進行除險加固設計，主要設計內(nèi)容有大壩維修加固設計、溢洪道維修加固設計、輸水洞設計等。在做好方城縣橫山馬水庫除險加固設計工作的基礎上，可以對當?shù)鼐用裆敭a(chǎn)安全進行更好地保護，同時還能夠為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展提供巨大的推動作用。