何 進，王 成

(貴州省盤縣水利局，貴州盤縣 553537)

貴州省盤縣劉家田水庫除險加固工程設(shè)計

何 進，王 成

(貴州省盤縣水利局，貴州盤縣 553537)

劉家田水庫位于貴州省盤縣境內(nèi)的大嘎河上，水庫流域?qū)僦榻?，是一座省屬重點小(2)型水庫工程;工程任務(wù)以農(nóng)田灌溉為主，兼顧農(nóng)村飲水安全供水。本文對該水庫的安全鑒定、除險加固工程設(shè)計等成果進行了介紹。

劉家田水庫;安全鑒定;除險加固;設(shè)計

1 工程概況

劉家田水庫位于貴州省盤縣老廠鎮(zhèn)境內(nèi)，水庫地處珠江水系樓下河支流大嘎河流域內(nèi)，水庫壩址以上集雨面積1.55km2，地勢西北高、東南低，海拔在1763.7～2044m之間。水庫死水位1771.8m，死庫容3.65萬m3，正常蓄水位1780.0m，興利庫容19.55萬m3，校核洪水位1781.63m，總庫容30.1萬 m3，調(diào)洪庫容6.9萬m3。水庫設(shè)計農(nóng)田灌溉面積80hm2，同時承擔著老廠鎮(zhèn)石門村、上砍者村及石門居委會4500人的人畜飲水。灌區(qū)和保護區(qū)平均海撥高程1620.0m，水庫位置居高臨下，一旦出險，將影響下游老廠鎮(zhèn)石門村及石門居委會2000多人的生命財產(chǎn)安全。除險加固前水庫大壩處于帶病運行狀態(tài)，水庫采取放空運行措施，不能發(fā)揮其應(yīng)有的經(jīng)濟效益和社會效益。

該工程始建于1958年，當時無設(shè)計，水庫規(guī)模小，質(zhì)量差，后被洪水沖毀。1978年對該工程進行恢復重建，于1982年完工并驗收交付使用。水庫大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程1781.8m，最大壩高18.1m，壩頂長78m，壩頂寬4.5m。工程除險加固后水庫樞紐建筑物主要由大壩、河岸溢洪道和輸水隧洞組成。水庫大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高18.1m，總庫容30.1萬m3，屬Ⅴ等小(2)型水庫，主要樞紐建筑物大壩、河岸溢洪道和輸水隧洞級別為5級，相應(yīng)的洪水標準為：設(shè)計洪水標準為20年一遇(P=5%)，校核洪水標準為200年一遇(P=0.5%)。

2 水庫大壩安全鑒定結(jié)論

劉家田水庫自1982年建成投入運行，至今近30年，期間未進行安全鑒定，由于受當時經(jīng)濟條件和技術(shù)條件所限，其施工質(zhì)量和技術(shù)水平達不到現(xiàn)行規(guī)范要求，壩體沉降變形嚴重，防滲性較差，導致壩體及壩體與壩基接觸帶滲漏;存在著許多影響水庫安全運行的問題。根據(jù)水利部《水庫大壩安全鑒定辦法》、《水庫大壩安全評價導則》(SL 258—2000)和《貴州省水庫大壩安全管理辦法》的規(guī)定，2009年3月貴州省盤縣水利局組織專家對劉家田水庫大壩進行了安全鑒定，鑒定結(jié)論如下：

a.經(jīng)復核，水庫總庫容30.1萬m3，規(guī)模為小(2)型水庫，工程等別為Ⅴ等，大壩、溢洪道等主要建筑物為5級，防洪標準為20年一遇(P=5%)洪水設(shè)計，200年(P=0.5%)一遇洪水校核。

b.壩頂高程不滿足洪水要求，工程現(xiàn)有抗洪能力不滿足規(guī)范要求。

c.溢洪道泄洪能力不足。

d.壩體及壩體與壩基接觸帶滲漏;水庫左壩肩至左岸自然丫口發(fā)生繞壩滲漏，在左壩肩下游谷地形成沼澤;放水涵洞滲漏嚴重。

e.上下游壩面沉降變形嚴重，壩面不平整，上游壩面局部護坡塊石松動、位移;下游壩腳干砌塊石貼坡排水體松動、位移。經(jīng)核算，下游壩坡在正常運用條件下的抗滑穩(wěn)定不安全。

f.溢洪道漿砌石結(jié)構(gòu)段底板及邊墻未作防滲處理，且砂漿強度低，不能滿足洪水沖刷要求，氣蝕嚴重，泄洪時洪水沿底板及左側(cè)墻滲漏;土渠泄水段從林地陡坡上自然泄水，導致林地沖刷嚴重。

g.放水涵洞取水口雙向轉(zhuǎn)動斜拉閘門變形嚴重，關(guān)閉時不能完全止水，啟閉設(shè)備銹蝕嚴重，啟閉困難，不能滿足安全運行管理要求。

h.工程未設(shè)置必要的水情及工程監(jiān)測設(shè)施，缺乏必要的交通、通訊等管理設(shè)施，不利于水庫的運行管理和防洪調(diào)度。

經(jīng)安全鑒定，水庫大壩安全類別評定為三類壩。

3 除險加固設(shè)計

根據(jù)安全鑒定結(jié)論和建議，劉家田水庫工程除險加固初步設(shè)計主要涉及大壩、泄洪建筑物及放水設(shè)施等建筑物;水庫地震動峰值加速度為0.05g，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅵ度，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45s，大壩不需要作抗震設(shè)計?，F(xiàn)將主要建筑物除險加固設(shè)計簡介如下。

3.1 大壩除險加固設(shè)計

3.1.1 大壩存在的主要問題

a.壩體填料含有大量中風化的細礫石，壩體填筑質(zhì)量差，壓實度不夠，防滲性較差，上下游壩面沉降變形嚴重，壩面不平整，上游護坡塊石松動、位移，下游壩腳干砌塊石排水體松動、位移。由于水庫大壩存在上述缺陷，導致庫水沿壩體、壩基及壩體與壩基接觸帶滲漏。

b.水庫左壩肩至左岸自然丫口發(fā)生繞壩滲漏，在左壩肩下游谷地形成沼澤。

c.下游壩坡在正常運用條件下的抗滑穩(wěn)定不滿足要求。

d.大壩安全超高為1782.25m，原有壩頂高程1781.8m，防浪墻已全部損壞，不能滿足安全超高要求。

3.1.2 大壩防滲處理設(shè)計

根據(jù)大壩安全鑒定結(jié)論及勘察資料，為彌補壩體內(nèi)部填筑質(zhì)量缺陷，防止壩體和壩基的滲透破壞，減少壩體、壩基及繞壩滲漏量，經(jīng)方案比選，對壩體采用水泥黏土漿劈裂灌漿處理，壩基及左壩肩至左岸自然丫口采用水泥漿液帷幕灌漿防滲處理。灌漿設(shè)計為單排帷幕，灌漿底界深入基巖相對不透水層(基巖單位吸水率ω值小于或等于5Lu)5m，最大孔深35m，為接地式帷幕，幕線總長192m，壩體部分采用1∶1.7水泥黏土漿灌注，基巖部分灌水泥漿液，最終孔距3m。從而達到降低壩基水頭壓力，防止?jié)B透破壞，減少壩體、壩基及繞壩滲漏量的目的。

3.1.3 大壩加固設(shè)計

由于大壩上下游壩面沉降變形嚴重，壩面不平整，上游護坡塊石松動、位移，下游壩坡抗滑穩(wěn)定不滿足要求，壩腳干砌塊石排水體松動、位移;壩頂不能滿足安全超高要求。通過穩(wěn)定分析計算，采用原筑壩土料對上下壩坡進行壩面整形加固處理。

最大壩高18.1m，壩頂寬4.5m，上游面用M7.5漿砌塊石砌筑防浪墻并抹面，下游面用M7.5漿砌塊石砌筑0.5m×0.4m(高×寬)緣石并抹面，壩頂路面采用鋪墊碎石后再分塊澆筑C15混凝土，每塊4m×4m，基層石厚20cm，混凝土厚20cm。上下游壩坡采取撤除原有護坡石，上游壩坡加固處理分為三級，壩頂高程1781.8 ～1763.7m，壩坡分別為 1∶2.3、1∶2.5、1∶2.8，并在高程1776.8m、1770.0m處設(shè)4.5m、2.3m寬馬道，用原筑壩土料回填夯實整形壩面，C15正六邊形混凝土預制塊護坡，混凝土預制塊的固定采用在壩面四周用M7.5水泥砂漿砌塊石進行嵌固。下游壩坡加固處理分為二級，壩頂高程1781.8～1765.4m壩坡分別為1∶2、1∶1.5，并在高程1775.0m 處設(shè)2.0m 寬馬道，馬道以上用原筑壩土料培厚加固處理，壩面采用C15正六邊形混凝土預制塊護坡，并在左右壩肩設(shè)置排水溝，排水溝的凈過水斷面為0.3m×0.3m，M7.5水泥砂漿砌塊石砌筑，M10水泥砂漿抹面壓頂;馬道以下設(shè)置貼坡排水體，排水體采用干砌塊石砌筑，上游面設(shè)置反濾層，下游面用M7.5水泥砂漿砌塊石砌筑。其加固結(jié)構(gòu)布置設(shè)計見下圖所示。

大壩加固設(shè)計斷面圖 單位：高程以m計，其余以cm計

3.2 泄洪建筑物設(shè)計

由于原溢洪道泄洪能力不足，漿砌石結(jié)構(gòu)段底板及邊墻未作防滲處理，且砂漿強度低，不能滿足洪水沖刷要求，氣蝕嚴重，泄洪時洪水沿底板及左側(cè)墻滲漏;土渠泄水段從林地陡坡上自然泄水，導致林地沖刷嚴重。根據(jù)安全鑒定建議，對原溢洪道作拓寬改造處理，滿足洪水要求。

改造后的溢洪道布置于大壩右肩(原溢洪道布置處)，由引水渠、溢流堰、泄水槽和消力池組成，溢流堰為駝峰堰型，堰頂高程1780m，溢流堰凈寬為6.5m，側(cè)墻高2.41m;泄水槽全長88.26m，其中0+001.84～0+063.53段底坡為0.074，寬度從6.5m逐漸過渡到3m，側(cè)墻高度從2.41m逐漸過渡到1.2m;0+063.53～0+068.18段為陡槽過渡段，寬3.0m，高1.2m;0+068.18～0+090.10段底坡為0.49，寬3.0m，高1.2m;陡槽出口接消力池消能。溢流堰用C20混凝土澆筑，邊墻及底板用M7.5水泥砂漿砌塊石砌筑，C20混凝土貼面，其中底板混凝土厚0.2m，邊墻混凝土厚0.15m，10m設(shè)一道伸縮縫，橡膠止水帶止水。

3.3 放水建筑物設(shè)計

由于放水涵洞墻體為漿砌料石而成，未作防滲處理，洞壁多處發(fā)生射流、滲水，土壩與涵洞間發(fā)生接觸滲漏，涵洞滲漏嚴重。水庫長期放空運行，啟水口周圍人為破壞嚴重，導致涵洞內(nèi)局部淤塞嚴重。放水閘門變形嚴重，關(guān)閉時不能完全止水，啟閉設(shè)備銹蝕嚴重，啟閉困難，不能滿足安全運行管理要求。

放水建筑物設(shè)計作如下方案比較。方案一：采用C20混凝土對原取水口進行重新澆筑，將原取水口底板高程提高到1771.8m，可滿足水庫淤積要求;對原放水涵洞洞壁進行充填灌漿處理，可解決涵洞滲漏問題，利用原放水涵洞放水，工程造價比較經(jīng)濟。但原放水涵洞內(nèi)局部淤塞嚴重，且斷面尺寸小(0.5m×0.55m+R0.25m)，施工無法滿足設(shè)計要求。方案二：對原放水涵洞作封堵處理，封堵時先在原涵洞進口及涵洞出口處各作一C15混凝土堵塞，在混凝土堵塞達到設(shè)計強度的85%時結(jié)合大壩帷幕灌漿進行封閉。在大壩左岸砂巖及砂質(zhì)頁巖地層新建一條輸水隧洞，隧洞由進口段、洞身段和出口段組成，洞身段為城門洞形無壓隧洞，設(shè)計底坡為 0.016，斷面尺寸 2.0m×1.3m +R1.0m，壁面用 C20鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度0.25m，隧洞總長71.5m，出口接原灌溉明渠。方案二工程施工難度小，工程造價合理，因此方案二為初步設(shè)計推薦方案。

4 結(jié)語

本工程除險加固設(shè)計按照“安全可靠，經(jīng)濟合理”的原則，結(jié)合工程實際，考慮技術(shù)可行性、加固效果、施工難易、工程造價等因素，經(jīng)綜合比較選定最終方案。該工程于2010年4月通過上級主管部門的復核審查，工程已實施完畢，正進入竣工驗收階段。

1 SL 258—2000水庫大壩安全評價導則［S］．

2 SL 274—2001碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范［S］．

3 六盤水市水利水電勘測設(shè)計研究院．貴州省盤縣劉家田水庫大壩安全復核評價報告［R］．2009.

4 六盤水市水利水電勘測設(shè)計研究院．貴州省盤縣劉家田水庫除險加固工程初步設(shè)計報告［R］．2010.

5 謝慶明，李建偉，等．云南省施甸縣蔣家寨水庫除險加固工程設(shè)計［J］．中國農(nóng)村水利水電，2010(增刊)．

Design of Guizhou Panxian County Liujiatian Reservoir Danger Removal and Reinforcement Project

HE Jin，Wang Cheng
(Guizhou Panxian County Water Conservancy Bureau，Panxian County553537，China)

Liujiatian Reservoir is located on Daga River in the territory of Guizhou Panxian County．The reservoir basin belongs to Zhujiang Water System．It is a provincial key small type(2)reservoir project which mainly aims at farm irrigation and safe water supply of rural drinking water．The safety appraisal，danger removal and reinforcement project design and other achievements of the reservoir are introduced in the paper．

Liujiatian Reservoir;safety appraisal;danger removal and reinforcement;design

TV62

B

1005-4774(2013)08-0057-03