段艷芳

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

杜莊水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

段艷芳

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

介紹了杜莊水庫的基本情況，分析了水庫運(yùn)行存在的主要問題，提出對大壩進(jìn)行削坡、培厚整治;在大壩下游增設(shè)排水體、新建防浪墻;拓寬、改造現(xiàn)狀溢洪道等除險(xiǎn)加固方法。通過除險(xiǎn)加固，工程達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，可為類似小型水庫除險(xiǎn)加固提供借鑒。

除險(xiǎn)加固；杜莊水庫；小型水庫

1 工程概況

杜莊水庫位于大同市大同縣縣城西南20km的杜莊村東，屬海河流域永定河水系，控制流域面積37.1km2，總庫容117.1萬m3，是一座以灌溉為主兼?zhèn)渌a(chǎn)養(yǎng)殖的?。ㄒ唬┬退畮欤O(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)20年一遇。工程等級為Ⅳ等，主要水工建筑物級別4級。

水庫始建于1987年，工程由原杜莊公社抽調(diào)各村勞動(dòng)力組成專業(yè)隊(duì)投勞投工建設(shè)，完全屬群眾性工程。1990年在庫內(nèi)建設(shè)一座小高灌。水庫實(shí)際控制灌溉面積200hm2。

水庫樞紐工程主要由大壩、溢洪道等建筑物組成。大壩為均質(zhì)土壩，主壩高約10.3m，壩頂高程990.20～990.90m，壩頂長 260m，壩頂寬 11～15m。溢洪道位于大壩右岸，最大泄量9.6m3/s。溢洪道控制段為實(shí)用堰，堰頂高程988.59m，堰頂寬3m，長1.4m。堰頂兩側(cè)邊墻高1.5m，泄洪槽為漿砌石連續(xù)跌水，分9級。跌水后接土質(zhì)泄洪渠，底部無襯砌，長約200m，平均寬度 10～20m，縱坡為 1∶70。

2 存在問題

2009年11月經(jīng)大同市水務(wù)局組織專家評審鑒定，杜莊水庫為三類壩，屬病險(xiǎn)水庫。為確保水庫工程安全運(yùn)行，有必要對其進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

經(jīng)水庫安全鑒定，水庫現(xiàn)狀防洪能力未達(dá)現(xiàn)行規(guī)范要求。主要存在以下問題：壩體土填筑質(zhì)量較差，壩頂路面不平，高低相差0.7～1m，形成較多塌陷坑；大壩上游混凝土板護(hù)坡隆鼓、塌陷嚴(yán)重；下游壩坡未設(shè)置坡面排水溝，形成多處水蝕沖坑、沖溝；壩后未做排水棱體等滲流控制設(shè)施；溢洪道泄流能力不足，漿砌石跌水破損嚴(yán)重，跌水后土質(zhì)泄洪渠沖刷破壞嚴(yán)重；水庫無任何大壩安全觀測設(shè)施。

3 除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)

3.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)確定

按照水庫庫容條件，水庫庫容在0.01～0.10億m3之間，為Ⅳ等工程，主要建筑物為4級，水庫位于平原區(qū)，擋水高度未超過15m，且下游無主要防洪保護(hù)對象，防洪標(biāo)準(zhǔn)取下限，水庫設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。

3.2 除險(xiǎn)加固任務(wù)

對樞紐工程進(jìn)行除險(xiǎn)加固改造，提高防洪能力，達(dá)到現(xiàn)行規(guī)范要求；對大壩進(jìn)行削坡、培厚整治，提高大壩抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；在大壩下游增設(shè)排水體；大壩下游壩坡增設(shè)排水溝；壩頂增設(shè)防浪墻，硬化壩頂路面；拓寬、改造現(xiàn)狀溢洪道，提高水庫泄洪能力，保證大壩安全運(yùn)行；增設(shè)大壩安全監(jiān)測設(shè)施。

3.3 除險(xiǎn)加固內(nèi)容

3.3.1 大壩加固設(shè)計(jì)

因壩頂凹凸不平，擬對壩頂清基后結(jié)合填筑進(jìn)行平整，除險(xiǎn)加固后壩頂高程990.90m。

水庫大壩經(jīng)過多次培厚加固，造成現(xiàn)狀壩頂寬度達(dá)11～15m，遠(yuǎn)超過規(guī)范規(guī)定的3～6m要求。壩頂寬度結(jié)合壩坡整治，取10.0m，泥結(jié)石路面硬化，壩頂上游側(cè)防浪墻設(shè)計(jì)為M7.5漿砌石結(jié)構(gòu)，墻體地面以上高度1.2m，頂寬0.5m，墻體基礎(chǔ)寬1.34m。

由于缺少必要的設(shè)計(jì)，經(jīng)多次壩體加固，造成壩頂寬達(dá)11～15m，而壩坡達(dá)不到穩(wěn)定邊坡，實(shí)測部分壩段僅有1∶1。由于壩坡較陡，壩面形成較多縱向裂縫，隨著雨水淘刷，造成壩面塌陷。從設(shè)計(jì)地質(zhì)資料來看，經(jīng)過多年壩體沉陷，壩體填筑質(zhì)量已達(dá)不到規(guī)范要求。針對上述情況，通過對大壩原斷面進(jìn)行滲流和穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算，現(xiàn)狀壩坡不能滿足穩(wěn)定要求。擬對大壩上、下游壩坡進(jìn)行削坡碾壓處理，上游壩坡整治為1∶2.5，下游壩坡為 1∶2.0。

根據(jù)大壩地質(zhì)剖面圖，壩體中存在級配不良砂層，經(jīng)分析，其原因是壩體加固時(shí)未將原壩面砂石清除干凈，導(dǎo)致壩體滲水，故將壩體縱向塌陷坑開挖，并將級配不良砂層挖斷，回填黏土隔水層，將壩頂塌陷、滲水問題一并處理。

上游壩坡采用干砌石護(hù)坡，厚度0.4m，下設(shè)厚0.3m的碎石墊層，墊層粒徑范圍0.1～25mm。下游壩坡采用草皮護(hù)坡，分別在壩頂和排水棱體以上設(shè)縱向漿砌石排水溝，沿壩體每40m設(shè)一橫向排水溝，壩腳排水棱體下設(shè)縱向排水溝，匯集排水棱體滲水排向下游，排水溝斷面尺寸為0.30m×0.30m。

施工時(shí)因無法將水庫放空，故在水庫正常蓄水位以下部分采用拋石護(hù)基，經(jīng)碾壓干面出水面后，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行干砌石施工。

大壩壩坡加固后在壩腳增設(shè)梯形斷面的排水棱體，頂寬 1.2m，高 3.1m，內(nèi)坡 1∶1.2，外坡 1∶1.7。棱體與壩體土間設(shè)兩層反濾，每層水平方向厚度0.4m。

3.3.2 溢洪道加固設(shè)計(jì)

溢洪道位于大壩右岸，為保證水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)，擬對原溢洪道進(jìn)行拆除重建。該水庫因有基流存在，每年蓄水量有保證，并可實(shí)灌200hm2耕地，為了保證其經(jīng)濟(jì)效益，針對溢洪道無控制設(shè)施的特點(diǎn)，溢洪道采用拓寬而不挖深的處理方案。溢洪道控制段、泄槽段、消力池段采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。控制段長4.0m，矩形斷面底寬5.0m，采用折線形實(shí)用堰，堰高1.2m，堰頂寬2m，堰頂高程988.59m；泄槽段總長14.93m，矩形斷面底寬5.0m；底板厚0.6m，邊墻高3.0m，墻厚0.5m；消力池長16.0m，池深1.3m，寬5.0m，邊墻高4.5m；退水渠段長40m，出口接5m拋石防護(hù)。

3.3.3 壩體觀測設(shè)計(jì)

小型土石壩的觀測一般以肉眼巡檢和外部觀測為主，針對大壩目前無任何觀測設(shè)備的情況，結(jié)合工程運(yùn)用要求，大壩安全觀測除日常巡視檢查外，還設(shè)置了大壩外部變形觀測，包括壩面沉降觀測和壩面水平位移觀測。

4 結(jié)語

通過除險(xiǎn)加固，工程達(dá)到了現(xiàn)行規(guī)范要求，能較好地發(fā)揮農(nóng)業(yè)灌溉經(jīng)濟(jì)效益，并通過對該水庫現(xiàn)狀問題進(jìn)行針對性處理，可對類似小型水庫工程的除險(xiǎn)加固處理提供一定的借鑒作用。

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段艷芳（1983-），女，2008年畢業(yè)于華北水利水電學(xué)院水利水電工程專業(yè)，助理工程師。

2011-07-11；

2011-08-16