徐偉榮

(中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)有限公司安徽分公司，安徽 蕪湖　241000)

池州市貴池區(qū)合心水庫除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)

徐偉榮

(中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)有限公司安徽分公司，安徽 蕪湖241000)

摘要:合心水庫位于長江水系秋浦河支流上游，是一座以灌溉、防洪為主兼顧養(yǎng)殖、供水的小(2)型水庫。文章針對該水庫的安全鑒定、除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)等成果進(jìn)行了全面介紹。

關(guān)鍵詞:合心水庫；安全鑒定；除險(xiǎn)加固；設(shè)計(jì)

合心水庫始建于1960-11月，工程規(guī)模小，質(zhì)量差，未經(jīng)地質(zhì)勘探及工程設(shè)計(jì)，除險(xiǎn)加固前整個(gè)樞紐工程存在多處安全隱患，一直處于帶病運(yùn)行狀態(tài)，不能發(fā)揮其應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。因此需要除險(xiǎn)加固。

1水庫安全鑒定結(jié)論

根據(jù)水利部《水庫大壩安全鑒定辦法》、《水庫大壩安全評價(jià)導(dǎo)則》，2012-04月，貴池區(qū)水務(wù)局組織專家對合心水庫進(jìn)行了安全鑒定，結(jié)論如下：① 合心水庫為小(二)型Ⅴ等工程，大壩、溢洪道和輸水涵洞等主要建筑物為5級，水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年1遇(P=5%)洪水設(shè)計(jì)、200年1遇(P=0.5%)洪水校核。②現(xiàn)狀壩頂高程不滿足洪水安全要求，工程現(xiàn)有防洪能力不滿足規(guī)范要求。③大壩上游無護(hù)坡，下游壩腳無排水設(shè)施，壩體局部有滲漏，大壩長時(shí)間高水位運(yùn)行時(shí)，壩體滲漏嚴(yán)重。經(jīng)核算，大壩下游壩坡浸潤線逸出點(diǎn)較高，滲流比降較大。④現(xiàn)狀壩面平整，無沉降變形，壩體上下游壩坡在正常運(yùn)用條件下及非常運(yùn)用條件下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。⑤溢洪道漿砌石結(jié)構(gòu)段未做防滲處理，泄槽段未做襯砌防護(hù)。溢洪道與上壩道路交叉，汛期泄洪時(shí)存在交通安全隱患。溢洪道出口處無消能防沖設(shè)施，水流直接沖刷壩腳。⑥放水涵洞為漿砌石拱涵，砂漿多處脫落，滲漏嚴(yán)重，且涵洞進(jìn)水孔口由斜臥管控制，采用木塞堵孔，操作不便，存在安全隱患。⑦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(yùn)行管理和防洪調(diào)度。⑧水庫壩址區(qū)地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35s，地震動峰值加速度為0.05g，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度，無需進(jìn)行抗震穩(wěn)定復(fù)核。

經(jīng)安全鑒定，水庫大壩安全類別評定為三類壩。

2除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

根據(jù)安全鑒定結(jié)論和建議，合心水庫除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)主要涉及大壩、泄洪建筑物及放水設(shè)施等建筑物。

2.1大壩加固設(shè)計(jì)

2.1.1大壩存在的主要問題

(1)防洪安全不滿足要求。大壩在不同頻率設(shè)計(jì)洪水時(shí)所需要的最低壩頂高程為26.67m，實(shí)際壩頂高程為25.78m，不滿足防洪安全要求。

(2)防滲性差。壩身填筑材料含有大量的砂礫石，壩體填筑質(zhì)量差，壓實(shí)度不夠，防滲性差。汛期高水位蓄水時(shí)，壩體局部點(diǎn)位滲流嚴(yán)重，下游壩腳處積水較深。

(3)滲流比降大。大壩上游無護(hù)坡，下游無排水體，高水位時(shí)，下游壩坡滲流出逸點(diǎn)較高，滲流比降較大。

2.1.2大壩加固設(shè)計(jì)

大壩加固設(shè)計(jì)平面布置圖如圖1所示。加固設(shè)計(jì)的內(nèi)容如下：

圖1　大壩加固設(shè)計(jì)平面布置圖(單位：m)

(1)加高增厚。采用筑壩土料對壩體進(jìn)行加高培厚，壩頂高程加高至26.67m，壩頂寬4.0m，以滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)要求。大壩上游壩坡修整至1:3坡度，采用C20現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡，厚0.12m，下設(shè)0.1m厚碎石墊層。混凝土護(hù)坡順壩軸線方向每隔3m設(shè)1道橫縫，垂直于壩軸線方向每隔5m設(shè)一道縱縫。護(hù)坡下設(shè)縱橫砂溝，砂溝間距與縱橫向分縫相同。下游壩坡修整至1:3坡度，采用草皮護(hù)坡，下游壩腳設(shè)貼坡排水，排水體頂部高程22.20m，結(jié)構(gòu)從外向內(nèi)依次為干砌塊石厚0.3m，碎石層厚0.15m，瓜子片層厚0.15m，粗砂層厚0.15m。排水體下部連接梯形排水溝，排水溝深1.0m，上部寬4m，下部寬1m，兩邊坡度為1:1.5。為防止雨水沖刷壩坡，在下游壩坡設(shè)置縱橫向排水溝，縱向(順壩軸線方向)排水溝分別沿壩頂、壩坡各布置1條，橫向(垂直壩軸線方向)排水溝自壩頂至壩腳，共布置4條，雨水和滲水通過壩腳排水溝引至老渠道。壩頂縱向排水溝凈斷面尺寸0.20m×0.15m(寬×深)，壩坡縱橫向排水溝凈斷面尺寸為0.25m×0.25m(寬×深)，素混凝土結(jié)構(gòu)。大壩加固設(shè)計(jì)斷面布置如圖2所示。

(2)防滲。對壩體采取防滲加固措施，以降低壩體浸潤線、減小孔隙壓力，增加壩體穩(wěn)定性。根據(jù)大壩存在的問題及工程地質(zhì)情況，為彌補(bǔ)壩體填筑質(zhì)量缺陷，提高大壩防滲性能，防止壩體滲透破壞，經(jīng)方案比選，對壩體采取沖抓套井回填粘土井柱成墻處理。把原壩身填土抓出，形成直井后回填粘土，孔與孔套接形成1道連續(xù)的粘土心墻。通過夯實(shí)對井孔壁周圍的土體進(jìn)行擠壓，增加其密實(shí)度。沿壩軸線布置單排粘土井柱防滲墻，套井直徑為1.1m，井距0.8m，套井底部深入壩基粘土層以下1.0m。通過大壩防滲加固前后各工況下滲流穩(wěn)定計(jì)算成果分析，采取加固措施后，大壩滲流狀態(tài)大為改善，下游壩坡出逸點(diǎn)高程明顯降低，出逸比降相應(yīng)減小，加固后壩腳滲流出逸比降最大值為0.27，滿足滲流穩(wěn)定要求。

圖2　大壩加固設(shè)計(jì)斷面布置圖(單位：m)

2.2泄洪建筑物加固設(shè)計(jì)

(1)溢洪道存在的主要問題。溢洪道位于大壩右壩肩，依山修建，進(jìn)口段漿砌石底板及兩側(cè)磚砌邊墻均未做防滲處理。溢洪道泄水槽段未做襯砌防護(hù)，出口處無消能防沖設(shè)施，不能滿足洪水沖刷要求，下游水流嚴(yán)重沖刷壩腳。且溢洪道與上壩道路交叉，泄洪時(shí)存在交通安全隱患。

(2)溢洪道加固設(shè)計(jì)。根據(jù)安全鑒定建議，對原溢洪道進(jìn)行加固處理。設(shè)計(jì)溢洪道由引水渠、溢流堰、泄水槽和消力池組成。溢流堰為寬頂堰，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，堰頂高程24.70m，堰寬4.5m，長8.0m，側(cè)墻高2.0m，底板與側(cè)墻厚0.3m；泄水槽長28m，等寬對稱布置，縱坡1:6，底寬4.5m，泄水槽兩側(cè)邊墻及槽底采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，底板和側(cè)墻厚0.3m，側(cè)墻高度由2.0m逐漸過渡至1.5m。泄水槽間隔9m設(shè)1道伸縮縫，縫間設(shè)橡膠止水帶止水。泄水槽出口接消力池消能，消力池長7.4m，寬4.5m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，消力池出口平順接至原有溝渠。

根據(jù)交通需要，在溢洪道與上壩道路交叉處設(shè)1座跨溢洪道的農(nóng)用便橋，限載2.5t，橋?qū)?m，橋面板厚0.2m，兩側(cè)設(shè)1.0m高鋼欄桿。

2.3放水建筑物加固設(shè)計(jì)

(1)放水涵洞存在的主要問題。放水涵洞位于大壩左側(cè)，為砌石拱涵，寬0.4m，高0.9m，因運(yùn)行時(shí)間長，長期受水流侵蝕，砂漿多處脫落，洞身漏水嚴(yán)重。涵洞進(jìn)口由斜臥管控制，木塞式進(jìn)水孔口經(jīng)常在水下啟閉，操作不便，同時(shí)存在安全隱患。

(2)放水涵洞加固設(shè)計(jì)。根據(jù)《安徽省小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見》：“對圬工涵洞，一般可拆除重建，且土石壩體內(nèi)原則上不保留圬工結(jié)構(gòu)涵體?！钡囊螅鸪瓭{砌石拱涵，在原處新建鋼筋混凝土放水箱涵。新建箱涵由進(jìn)口段、控制段、箱涵段和出口段組成。進(jìn)口段設(shè)8字翼墻，長3.0m，翼墻高0.8m～1.7m，采用漿砌石重力式擋土墻，底板為漿砌石結(jié)構(gòu)，厚0.3m?？刂贫尾捎娩摻罨炷罸型槽結(jié)構(gòu)，長3.0m，設(shè)工作閘門和檢修閘門各1道，工作閘門采用PGZ-0.8×1.2×10鑄鐵閘門，選用QL-80手電兩用螺桿式啟閉機(jī)，檢修閘門采用預(yù)制鋼筋砼疊梁?？刂贫紊喜吭O(shè)啟閉機(jī)臺和啟閉機(jī)房，啟閉機(jī)臺高程25.94m，啟閉機(jī)臺與大壩采用工作橋連接，橋長10.2m。涵箱段采用單孔鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長34m，孔口尺寸1.2m×0.8m(高×寬)，壁厚0.3m，箱涵進(jìn)口底板高程與老涵相同為20.47m，涵箱共分4段，每段長8.5m，每兩段連接處設(shè)鋼筋砼包箍，分縫處設(shè)橋型橡皮止水。出口段消力池長6.0m，鋼筋混凝土U型槽結(jié)構(gòu)，消力池底板和側(cè)墻厚0.3m，寬度由0.8m漸變至2.1m，消力池出口直接連接老排水渠。

2.4防汛道路加固設(shè)計(jì)

水庫壩頂?shù)缆窞橥谅访?，路面窄，路況差，無排水溝，不能滿足防汛搶險(xiǎn)的需要。根據(jù)《水庫工程管理設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，加固壩頂防汛道路長201m，路面寬4.0m，采用泥結(jié)碎石路面，厚0.1m，上部鋪0.02m厚磨耗層和0.01m厚保護(hù)層，下部基層鋪0.3m厚手?jǐn)[塊石。

3結(jié)束語

合心水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)按照“安全可靠，經(jīng)濟(jì)適用”的原則，結(jié)合工程實(shí)際，考慮技術(shù)可行性、加固效果、施工難易、工程投資及工程影響等因素，對主要加固項(xiàng)目進(jìn)行方案比選，確定最終處理方案。該工程已于2013-8月通過竣工驗(yàn)收并投入運(yùn)行，目前工程運(yùn)行情況良好。

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(責(zé)任編輯陳化鋼)

Design of Hexin Reservoir danger removal and reinforcement project of Guichi District in Chizhou City

XU Wei-rong

(Pearl River Water Planning Survey and Design Co., Ltd. Anhui Branch, Wuhu 241000, China)

Abstract:Hexin Reservoir is located on QiuPu River tributaries upstream that belongs to the Yangtze River System. It is a small type (2) reservoir which mainly aims at irrigation, flood control but also water supplying and breeding. The safty appraisal, danger removal and reinforcement project design and other achievements of the reservoir are introduced in the paper.

Key words:HeXin Reservoir; safety appraisal; danger removal and reinforcement; design

收稿日期：2016-02-24；修回日期：2016-03-20

作者簡介：徐偉榮(1982-)，女，安徽碭山人，工程師，從事水利工程設(shè)計(jì)。

DOI：10.3969/j.issn.1671-6221.2016.02.009

中圖分類號：TV62

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-6221(2016)02-0031-04