克上沖水庫大壩存在的主要安全問題及處理措施

曾國輝

（桃江縣克上沖水庫管理處，湖南 益陽413414）

1 水庫基本情況

克上沖水庫建于1958 年，位于資水支流志溪河，壩址坐落在桃江縣灰山港鎮克上沖村，距離桃江縣城30 km。水庫集雨面積為36.1 km2，壩址以上干流長12.05 km，平均坡降14.06‰，年均降雨量為1 511 mm。水庫設計灌溉農田面積為5.1 萬畝，年供水量為852萬m3，年發電量為120 萬kW·h。

克上沖水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發電、供水等綜合效益的中型水利工程。水庫原設計正常蓄水位為156.85 m、相應庫容1 772.0 萬m3，設計死水位為137.64 m、相應庫容為53 萬m3。樞紐工程由大壩、溢洪道、灌溉引水隧洞等建筑物組成。大壩為均質土壩，最大壩高33.0 m，壩頂高程為163.85 m，壩頂寬7.0 m，壩軸線長146.4 m。溢洪道堰型為開敞式寬頂堰，堰寬38.0 m，堰頂高程為156.85 m，采用底流消能。輸水隧洞位于大壩左岸山坡腳下，全長180 m，采用鋼筋混凝土襯砌，洞徑1.2 m，進口底板高程為137.64 m，最大引水流量為6.38 m3/s。水庫運行近60 年來，在灌溉農田、向城鎮供水、發電，對減少志溪河下游洪災損失起到重要的作用，對促進當地經濟發展發揮了顯著作用。

2 存在的主要問題及安全鑒定結論

根據《桃江縣克上沖水庫大壩安全評價地勘報告》《桃江縣克上沖水庫大壩安全評價報告》《桃江縣克上沖水庫現場安全檢查報告》和現場調查分析，克上沖水庫大壩存在的主要問題包括：

1）溢洪道。左岸山體崩塌，泄槽矩形段被沖毀，泄槽收縮段、矩形段底板出現裂縫和滲漏，側墻出現裂縫滲水，底板出現起拱現象。

2）大壩。左、右岸壩肩出現滲漏，5 號監測孔出現異常滲漏。

3）輸水隧洞。用水高峰期存在供水能力不足問題，近壩3 條灌溉渠道及渠系建筑物老化嚴重。

4）其他。①閘門銹蝕嚴重，啟閉設備超出正常使用年限，且為手動啟閉；②入庫防汛公路為村級公路，標準等級低；③大壩安全監測設施不完善；④壩體內廢棄的老輸水涵洞滲水；⑤大壩壩體白蟻危害嚴重。

根據益陽市水利局出具的《桃江縣克上沖水庫大壩安全鑒定報告書》，確定該水庫大壩為三類壩，建議盡快進行水庫除險加固工作，在水庫未進行除險加固前，請市、縣水利局督促水庫管理單位，嚴格按三類壩進行管理，進一步落實安全管理職責，盡早完成水庫調度規程和水庫大壩安全管理應急預案的編制工作，并及時上報相關部門批準，加強水庫的巡視檢查和日常維修養護，按照水庫大壩安全度汛方案，嚴格限制庫水位運行，確保水庫大壩安全。

3 大壩穩定復核計算

3.1 壩體滲流穩定分析計算

大壩滲流穩定分析計算采用北京理正軟件設計研究所開發編制的《理正巖土計算分析程序》軟件。計算工況包括：①上游正常蓄水位與下游相應的最低水位；②上游設計洪水位與下游相應水位；③上游校核洪水位與下游相應水位。從滲流計算結果可以看出，現狀穩定滲流期運行情況下，大壩的最大滲透坡降都發生在下游壩坡，其值為0.43～0.46，壩體填土允許滲透坡降為0.40，不滿足規范安全要求；完建及非穩定滲流運行情況，大壩的最大滲透坡降都發生在上游壩坡，其值為0.09～0.39，壩體填土允許滲透坡降為0.40，滿足規范安全要求。

加固處理后的計算方法、計算斷面、基本計算參數、計算工況同現狀大壩滲流計算，增加經比較后采用的塑性混凝土防滲墻+帷幕灌漿處理。從滲流計算結果可以看出，在經過塑性混凝土防滲墻+帷幕灌漿處理后，大壩的最大滲透坡降發生在下游壩坡，其值為0.22，壩體填土允許滲透坡降為0.40，滿足規范安全要求，但大壩下游應設有排水棱體，使穩定滲流期逸出點位于排水棱體內，確保大壩滲流安全。

3.2 壩體邊坡穩定分析計算

壩坡穩定計算同樣采用北京理正軟件設計研究所編制的《理正巖土計算分析程序》軟件，壩坡抗滑穩定分析計算方法采用計及條塊間作用力的簡化畢肖普法。計算工況包括：①穩定滲流期的下游壩坡穩定；②穩定滲流期（施工完建）的上游壩坡穩定；③非穩定滲流期上游壩坡的穩定。計算結果表明，現狀大壩下游壩坡的抗滑穩定安全系數計算值大于現行規范值，上游壩坡抗滑穩定安全系數大于現行規范值，抗滑穩定安全系數滿足規范要求。

加固處理后的計算方法、計算斷面、基本計算參數、計算工況同現狀大壩壩體邊坡穩定計算，增加經比較后采用的塑性混凝土防滲墻+帷幕灌漿處理。計算結果表明，處理后大壩下游壩坡的抗滑穩定安全系數計算值大于現行規范值，上游壩坡抗滑穩定安全系數大于現行規范值，抗滑穩定安全系數滿足規范要求。

4 除險加固主要措施及規模

克上沖水庫大壩除險加固工程建設的主要任務為：通過對克上沖水庫大壩、溢洪道、灌溉供水發電隧洞等建筑物的除險加固，及新建灌溉供水隧洞，同時配備必要的管理和檢測設施等措施，使該水庫達到抵御1 000 年一遇校核洪水位的標準，保證大壩不漫潰，確保下游人民生命財產的安全，維護社會安定，并發揮水庫原設計功能及效益，為當地的社會經濟發展提供良好的水利條件保證。

根據安全評價報告、鑒定報告書及現場險情和計算復核，確定克上沖水庫大壩除險加固工程建設內容和規模如下：

1）大壩除險加固。①大壩壩體滲漏采用塑性混凝土防滲墻進行防滲處理；②壩基及兩岸壩肩繞滲問題，采用帷幕灌漿方案進行防滲加固處理；③上游壩坡預制混凝土護坡破損處采用整修加固修補；④下游壩坡采取草皮護坡形式進行加固處理，壩坡下游排水棱體采取整修加固處理；⑤壩下低涵滲水封堵處理；⑥大壩白蟻蟻害處理；⑦大壩壩肩接頭處山體落石，采用清除+防護措施處理。

2）溢洪道除險加固。①進口段底板拆除重建處理；②溢洪道兩側側墻整修加固處理；③泄槽段底板拆除重建處理；④消力池底板拆除重建處理；⑤溢洪道兩側山體邊坡加固處理。

3）原灌溉供水發電隧洞除險加固。采用化學灌漿進行裂縫防滲處理，更換閘門及啟閉等金屬結構設備。

4）新建灌溉、供水隧洞。

5）渠道整修加固。采用漿砌石修補及重建渠道損毀段，并更換閘門及啟閉等金屬結構設備。

6）防汛公路整修加固。部分路段混凝土路面加寬（1.5 km），損壞路面重建（0.4 km）。

7）管理區整修加固。對損壞建筑物、道路等維修及補建，并綠化提質，改善生產生活環境。

8）補充完善水庫大壩安全監測設施及水情測報設施。

5 結 語

克上沖水庫大壩安全鑒定為三類壩。經壩體滲流和邊坡穩定分析計算，對克上沖水庫大壩進行除險加固是非常必要的。主要加固措施包括：大壩除險加固、溢洪道除險加固、灌溉供水發電隧洞除險加固、新建灌溉及供水隧洞、渠道整修加固及部分觀測管理設施建設等。該工程社會效益顯著，工程的建設對保障促進地區經濟發展，提高居民生活水平，保障灰山港鎮地區社會穩定具有積極的作用。