王金和，李有成

（青州市水利局，山東 青州 262500）

七一水庫位于青州市城區(qū)西郊，彌河支流南陽河中游，控制流域面積 105km2，干流平均比降為 0.0045，于1960年2月建成，設(shè)計總庫容540萬m3，興利庫容100萬m3。樞紐工程主要由大壩、溢洪道、放水洞等建筑物組成。大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程119.1m，最大壩高21m，壩長170m，上游壩坡平均坡度為1∶3.0，下游壩坡平均坡度為1∶3.1；溢洪道總長365m，控制段設(shè)溢洪閘，閘底溢流堰為實用堰，堰頂高程為111.90m，閘孔5孔，總凈寬18m；放水洞位于溢洪閘左岸翼墻內(nèi)，由于該水庫位于城區(qū)，多年未用于灌溉，已失去作用。七一水庫大壩由于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低、施工質(zhì)量差，加之年久失修，工程存在諸多安全隱患，2007年經(jīng)省、市水利主管部門鑒定為三類病險庫。

該水庫建設(shè)前由于未對壩址進(jìn)行地質(zhì)勘察，主壩坐落于卵礫石層上，清基未清至相對不透水層，造成了大壩的嚴(yán)重滲漏，經(jīng)地質(zhì)勘察，壩體滲透系數(shù)k=1.5×10-7m/s，壩基滲透系數(shù) kt=0.001m/s，濕容重 γ=19.20 kN/m3，壩基透水層厚達(dá)15m，采用解析法對0+060現(xiàn)狀斷面進(jìn)行滲流計算，通過計算知大壩出逸坡降滿足規(guī)范要求。但計算最大單寬流量q＝0.0017 m3/s·m，滲漏量太大，日滲漏量超過2萬m3，與日常觀測值符合。

通過計算得出，該水庫校核洪水位已超過壩頂高程119.10m，不滿足規(guī)范要求。采用穩(wěn)定滲流期和水位降落期瑞典園弧法的簡化法對大壩壩坡進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計算，經(jīng)安全復(fù)核，現(xiàn)狀大壩下游壩坡抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求，上游壩坡在水位驟降及1/3壩高加地震時不滿足規(guī)范要求。

1 新建溢洪閘設(shè)計方案優(yōu)選

通過對七一水庫現(xiàn)狀防洪能力核算，現(xiàn)有的溢洪閘顯然不能滿足水庫泄洪的要求，必須重建，加寬或加深溢洪閘過水?dāng)嗝妫F(xiàn)有的溢洪道橫穿居民區(qū)，溢洪閘總寬不能加寬，只能在總寬不變的情況下減少孔數(shù)增加總凈寬的辦法。除了加寬，還可以降低閘底高程，原溢洪閘下是消力池，消力池出口下接泄槽，未做下游二級消能設(shè)施，造成了下游嚴(yán)重沖刷。要加深閘底，須考慮拆除原消力池，堰下直接連接泄槽，在泄槽末端新建消能設(shè)施。

新建溢洪閘工程，在原有的溢洪閘基礎(chǔ)上拆除重建，給出了三個方案進(jìn)行比較，第一個方案，只加寬不加深，即原溢流堰保持不變，堰頂高程仍為111.90m，閘孔由5孔改為3孔，總凈寬由18m增至20m；第二個方案，只加深不加寬，即閘孔總凈寬仍為18m，只降低溢流堰高程，堰頂高程由111.9m降至109m；第三個方案，既加寬又加深，即堰頂高程由111.9m降至109m，閘孔由5孔改為3孔，總凈寬由18m增至20m。其他條件不變，對各方案進(jìn)行調(diào)洪計算、波浪計算，復(fù)核壩頂高程，計算成果見表1：

表1 三方案調(diào)洪計算成果比較表m

由表1可以看出，根據(jù)規(guī)范要求，方案一校核洪水位120.07m高于壩頂高程119.10m，顯然不滿足要求，需加高大壩?？紤]到現(xiàn)大壩壩頂兼作城區(qū)的主要道路，若大壩加高，周邊均應(yīng)加高，該方案不可行；第二方案校核洪水位低于壩頂高程，但校核情況計算的壩頂高程高于現(xiàn)狀壩頂高程，需設(shè)置防浪墻，七一水庫地處城區(qū)，大壩壩頂兼作城區(qū)主要道路，設(shè)置防浪墻有礙觀瞻，同時溢洪閘孔數(shù)仍為5孔也不經(jīng)濟(jì)，故該方案也不可??；第三方案校核洪水位及計算壩頂高程均符合規(guī)范要求，不需設(shè)置防浪墻，為同時滿足安全和美觀的要求壩頂迎水側(cè)設(shè)置青石板護(hù)欄。

最后確定第三方案為設(shè)計方案，新溢洪閘在原有的溢洪閘基礎(chǔ)上拆除重建，閘軸線仍按原溢洪閘。拆除現(xiàn)有消力池，堰下直接連接陡槽，修復(fù)損壞的溢洪道陡槽護(hù)坦、護(hù)岸，陡槽末端新建消能設(shè)施。

2 大壩加固工程方案論證分析

由水庫大壩現(xiàn)狀分析知，大壩存在的主要問題是壩基滲漏嚴(yán)重，大壩上游壩坡不滿足抗滑穩(wěn)定要求，壩體填筑質(zhì)量差，要解決這些問題，一是要對壩體壩基進(jìn)行防滲處理，二是要對壩體斷面進(jìn)行加固處理，增大抗滑安全系數(shù)。

2.1 大壩防滲方案

壩體壩基進(jìn)行防滲處理的方法有很多種，常見的有高壓噴射注漿法、水泥攪拌樁、砼防滲板墻等，經(jīng)地質(zhì)勘察，壩基無細(xì)粒土分布，而是厚達(dá)15m的卵礫石層，石質(zhì)堅硬，以塊狀、餅狀、次圓狀為主，漏漿極嚴(yán)重，巖性為石灰?guī)r，該層為山丘區(qū)河流上游廣泛分布的“底礫”，水泥土攪拌樁處理方法不適于該卵礫石地層。與高壓噴射注漿法相比，混凝土板墻則為更好的處理此類地層的方法，可以大幅降低壩體浸潤線、減少壩基滲流量，增加大壩壩坡抗滑穩(wěn)定。七一水庫大壩防滲方案最終確定采用混凝土防滲板墻，墻體厚度確定為0.4m，為C10塑性砼。

砼防滲墻墻頂高程按設(shè)計洪水位115.26m，底部深入不透水層1.0m，最大深度約33m，防滲墻沿壩軸線布置，總長度140m。

2.2 壩體加固方案

作為大壩斷面的加固處理措施確定對主壩進(jìn)行培土加寬。壩頂加寬7.0m，壩項路面加寬至14m，壩頂路面形成雙向四車道。壩后坡灌木全部清理干凈進(jìn)行培土加固，加固后背水坡比為 1∶3.0，新筑壩坡與原壩坡接合處開挖成階梯狀，分層夯填，壩坡進(jìn)行草皮綠化。

2.3 大壩加固后安全復(fù)核

根據(jù)地勘資料成果，選取大壩最大斷面做滲流分析，并作適當(dāng)簡化，進(jìn)行滲流和壩體安全復(fù)核。其中，壩體土料滲透指標(biāo)：壩體滲透系數(shù)k=1.5×10-7m/s；壩基滲透系數(shù)kt=0.001m/s；砼防滲板墻厚0.4m，滲透系數(shù)k=5×10-10m/s；濕容重 γ=19.20 kN/m3。 經(jīng)過計算，加固后的水庫大壩滲流穩(wěn)定及壩體抗滑穩(wěn)定安全指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計規(guī)范要求。