春雷水庫恢復(fù)整治設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

譚軍

（貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，貴州 貴陽 550002）

1 工程概況

水庫位于烏江水系南明河支流貫城河的上游支流，貴陽云巖區(qū)政府所在地東北面黔靈鎮(zhèn)的宅吉村、沙河村交界蠻坡處，距小關(guān)水庫約2 km，距穿洞水庫0.70 km，距貴陽市中心3 km。

春雷水庫壩址以上集雨面積1.53 km2（其中穿洞水庫為1.10 km2，穿洞水庫至春雷水庫區(qū)間集雨面積為0.43 km2）。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)按200 年一遇洪水校核，20 年一遇洪水設(shè)計(jì)，校核洪水位為1 112.96 m，設(shè)計(jì)洪水位為1 112.20 m，水庫總庫容為18.40萬m3，正常蓄水位1 110.60 m對應(yīng)的庫容為13.10萬m3，死庫容為0.70萬m3，調(diào)洪庫容為5.30萬m3，興利庫容為12.40萬m3。該工程等別為Ⅴ等，水庫規(guī)模為小（2）型水庫，主要建筑物大壩、溢洪道、放水涵管為5級建筑物。

2 水庫恢復(fù)整治設(shè)計(jì)

由于在水庫恢復(fù)整治的二個(gè)方案中，方案1和方案2的整治內(nèi)容大體相同，只是在庫區(qū)整治時(shí)不同。因此，在水庫恢復(fù)整治設(shè)計(jì)中，方案1和方案2有相同的大壩整治、溢洪道整治、大壩防滲整治和防洪管道改造，庫區(qū)整治時(shí)按二個(gè)方案分別敘述。

2.1 大壩整治

2.1.1 大壩壩頂整治

大壩壩頂由80號(hào)漿砌石砌筑而成，壩頂寬度2.75 m，壩頂高程1 111.54 m。根據(jù)大壩200 年一遇洪水校核，20 年一遇洪水設(shè)計(jì)的防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壩頂高程計(jì)算成果見表1。根據(jù)表1大壩的壩頂高程應(yīng)為1 113.88 m，而現(xiàn)狀壩頂高程1 111.54 m，故大壩的壩頂應(yīng)加高才能滿足要求。

表1 壩頂安全超高△h及相應(yīng)計(jì)算的壩頂高程表 單位：m

大壩壩頂整治采用80 號(hào)漿砌石加高壩頂2.34 m，并為保證壩頂?shù)耐庥^平整，在壩頂上采用0.20 m 厚的C15 混凝土抹面，壩頂沿上游1∶0.70的坡度和下游1：0.55的坡度同時(shí)加高，加高后的壩頂寬度為1.50 m。另外，壩頂向下游傾斜2%。

2.1.2 大壩壩坡整治

大壩迎水面坡度為1∶0.70，設(shè)有8 cm 厚的混凝土防滲面板。大壩背水面為砌石，坡度為1∶0.55。根據(jù)計(jì)算，大壩的抗滑穩(wěn)定和壩基應(yīng)力指標(biāo)滿足規(guī)范要求，故大壩上下游坡度保持不變。上游迎水面結(jié)合壩體防滲進(jìn)行整治，下游背水面采用0.20 m厚的C15混凝土抹面，以保證壩坡外觀的平整。

2.2 溢洪道整治

溢洪道布置在大壩左岸，為正槽式溢洪道。堰頂高程1 110.60 m，溢流堰型為開敞式寬頂堰，堰寬2.60 m、堰長約為3.75 m，后接坡度約為1∶3.70的泄槽段。整個(gè)溢洪道底板均設(shè)有10 cm 厚的R100 混凝土。根據(jù)目前的溢洪道現(xiàn)狀，其進(jìn)水口和溢流堰部分還比較完整，只是泄槽段被土回填，故應(yīng)挖出填土，恢復(fù)泄槽段，再用0.20 m 厚的C20 混凝土對溢洪道過水面進(jìn)行抹面，并使泄槽段尾部和市政排洪大溝用跌坎連接。

2.3 大壩防滲整治

2.3.1 大壩壩體防滲整治

壩體防滲采用混凝土面板，原厚度為0.08 m。根據(jù)《漿砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》采用0.30 m厚混凝土面板防滲才滿足要求。對壩體上游面混凝土防滲面板加厚0.22 m，混凝土強(qiáng)度標(biāo)號(hào)為C20，抗?jié)B標(biāo)號(hào)為W4。并結(jié)合防滲整治進(jìn)行上游面壩坡整治。

2.3.2 大壩基礎(chǔ)防滲整治

大壩基礎(chǔ)分布地層巖性以灰色厚層塊狀灰?guī)r、燧石灰?guī)r為主，該地層巖溶較發(fā)育，水文地質(zhì)特征為強(qiáng)巖溶含水層，說明庫水有向庫首南西測低洼地帶滲漏的可能性。雖然大壩基礎(chǔ)是放在基巖上，但由于大壩為六十年代興建，施工中受當(dāng)時(shí)條件所限，壩基清基不徹底，加之沒有進(jìn)行帷幕灌漿處理、大壩砌體和基巖之間沒有設(shè)混凝土墊層等原因，可能造成壩基、壩肩局部滲漏和繞滲。據(jù)調(diào)查大壩穩(wěn)定，壩體及兩岸未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，但長期運(yùn)行下區(qū)，特別是在高洪水位下，是可能造成壩基、壩肩局部滲漏和繞滲的。因此在汛期時(shí)要加強(qiáng)水庫的維護(hù)管理，尤其在主汛期要加強(qiáng)值班守護(hù)，以免發(fā)生意外。

根據(jù)以上大壩基礎(chǔ)的水文地質(zhì)情況，應(yīng)對大壩基礎(chǔ)進(jìn)行帷幕灌漿處理。灌漿在壩頂上進(jìn)行，壩體灌漿進(jìn)尺可兼作對壩體砌體的防滲加固。由于本工程大壩為5級建筑物的低壩，灌漿下限至新鮮基巖的頂部，灌漿深度平均為30 m 左右。采用單排灌漿，孔距3 m。故帷幕灌漿共計(jì)灌漿孔18個(gè)，總進(jìn)尺540 m。

2.4 改造新歆園至春雷水庫的排洪管道

新歆園至春雷水庫的排洪管道為5 根直徑0.50 m 的圓形管道，復(fù)核其過流2.50 m3/s，不滿足穿洞水庫P=0.50%下泄洪水13.50 m3/s要求。改成5根直徑1 m的鋼筋混凝土管，可過流14.50 m3/s，滿足過洪要求，并把洪水排至春雷水庫內(nèi)。

2.5 庫區(qū)整治

2.5.1 方案1

水庫庫區(qū)目前庫底高程為1 118～1 109 m，根據(jù)春雷水庫庫容曲線，要恢復(fù)其原有的規(guī)模，庫底高程需為1 109～1 101 m，需在水庫內(nèi)開挖土方深9～8 m，總方量約為10 萬m3，并用0.30 m 厚的80號(hào)漿砌塊石對水庫四周貼坡護(hù)岸。恢復(fù)后水庫正常蓄水位1 110.60 m對應(yīng)的水庫面積為1.80萬m2，庫容為12.80萬m3，總庫容為18.40萬m3。另外，為恢復(fù)到水庫原有的面積和庫容及考慮到春雷水庫的工程管理范圍和保護(hù)范圍，需拆除鹿沖關(guān)道橋約280 m，還需拆除小石城生活住宅小區(qū)已建和在建的房屋約2 430 m2（為底層房屋面積）。

2.5.2 方案2

恢復(fù)庫區(qū)的范圍為庫區(qū)中的庫中靠上游部分和庫中靠下游部分及庫首。根據(jù)目前水庫現(xiàn)狀，該部分庫區(qū)靠上游部分的庫底高程為1 113 m，面積約2 480 m2，需開挖至1 109 m 高程，開挖方量約1.16 萬m3；庫中靠下游部分及庫首目前庫底高程為1 109 m，面積約7 580 m2，可不進(jìn)行開挖。另外，對整個(gè)水庫庫底平整夯實(shí)，并用30 cm 厚的80 號(hào)漿砌塊石回填，形成高程為1 109 m 的庫底。對于四周開挖的邊坡，采用30 cm 厚的80號(hào)漿砌塊石貼坡護(hù)岸，護(hù)岸岸頂高程和壩頂高程1 113.88 m同高。對沒有開挖部分的四周，須修建80號(hào)漿砌塊石防洪墻，墻頂高程同樣和壩頂高程同高，以防止洪水淹市政道橋的柱基和小區(qū)房屋。恢復(fù)后水庫正常蓄水位1 110.60 m 對應(yīng)的水庫面積為1.01萬m2，庫容為約1.44萬m3，總庫容為4.09萬m3。此方案可不涉及道橋和房屋拆除。

2.6 按方案2整治后的大壩穩(wěn)定和應(yīng)力復(fù)核

按方案2整治后，庫底高程1 109 m，為評估該狀況下水庫大壩的抗滑穩(wěn)定和應(yīng)力情況是否滿足規(guī)范，對該最大壩高13.85 m漿砌石大壩按重力壩和重力擋土墻兩種情況分析計(jì)算。

2.6.1 按重力壩分析計(jì)算

淤沙高程取為1 109 m，最終計(jì)算成果見表2。

表2 大壩抗滑穩(wěn)定和壩基應(yīng)力計(jì)算成果表

大壩在基本組合時(shí)，抗剪斷安全系數(shù)均大于3，抗剪安全系數(shù)均大于1.05；在特殊組合時(shí)，抗剪斷安全系數(shù)均大于2.50，抗剪安全系數(shù)均大于1.0；大壩最大垂直正應(yīng)力小于基巖允許承載力80 t/m2，大壩最小垂直正應(yīng)力大于0。因此，春雷水庫大壩的抗滑穩(wěn)定和壩基應(yīng)力指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

2.6.2 按重力擋土墻分析計(jì)算

按水庫蓄水（工況1）和未蓄水（工況2）兩種情況計(jì)算。墻后填土內(nèi)摩擦角35°，粘聚力為0；容重1.90 t/m3。墻底摩擦系數(shù)0.5。土壓力按庫侖理論計(jì)算，最終計(jì)算成果見表3。

表3 重力式擋土墻計(jì)算成果表

根據(jù)上表可知，春雷水庫大壩按重力式擋土墻計(jì)算，抗滑安全系數(shù)均大于1.30，抗傾覆安全系數(shù)均大于1.50，地基最大壓力均小于地基允許承載力80 t/m2，滿足規(guī)范要求。

2.6.3 對比小結(jié)

以上春雷水庫大壩的穩(wěn)定分析是考慮大壩的下游沒有填土，事實(shí)上目前大壩的下游已填土至1 109 m高程，下游填土的左邊至一已修建好的擋土墻，右邊接現(xiàn)有城市道路。因此，按方案2整治，春雷水庫大壩的穩(wěn)定是大大有富裕的。

3 水庫恢復(fù)整治設(shè)計(jì)工程量

根據(jù)上述春雷水庫恢復(fù)整治設(shè)計(jì)，最終得出其恢復(fù)整治設(shè)計(jì)主體建筑工程工程量（此略）。

4 結(jié)語

春雷水庫恢復(fù)整治的任務(wù)，一是要恢復(fù)其應(yīng)有蓄洪、滯洪的防洪功能；二是要恢復(fù)其應(yīng)有的水資源生態(tài)環(huán)境功能。根據(jù)水庫恢復(fù)整治設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析和水庫水資源環(huán)境要求，可全部恢復(fù)其原規(guī)模，以發(fā)揮春雷水庫的防洪和水環(huán)境功能。