(遼寧沈陽利鑫土木工程有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110179)

樸家溝水庫位于遼寧蓋州市陳屯鎮(zhèn)樸家溝村，是冷水河一個支流，是一座灌溉兼防洪、養(yǎng)魚綜合效益的小(2)型水庫。主要由大壩、溢洪道及輸水洞及組成。本次除險加固內(nèi)容：大壩工程、溢洪道工程、輸水洞工程。

1 除險加固方案選擇

1.1 大壩加固方案

1.1.1 壩體加固設(shè)計方案

現(xiàn)狀心墻頂高程125.0 m，低于校核洪水位125.34 m，本次設(shè)計在心墻上設(shè)防浪墻，防浪墻頂高程126.40 m。為了滿足心墻抗凍要求，壩頂由現(xiàn)狀壩頂高程125.39～125.90 m加高至126.10 m。

1.1.2 護坡加固及下游貼坡排水方案

大壩迎水坡護坡部分風(fēng)化嚴(yán)重，局部脫落、沉陷不平整。本次設(shè)計將108.0 m(死水位)至壩頂范圍內(nèi)的原護坡進行拆除翻新，在迎水坡上鋪設(shè)100 mm厚的中粗砂墊層，碎石墊層200 mm厚，干砌石護坡300 mm厚。迎水坡坡比為1:2.3。由于部分護坡塊石風(fēng)化，本次工程原塊石利用率為1/3，其它全部外購。

背水坡現(xiàn)狀為二級坡，坡比分別為1:1.5、1:2.0。對下游壩坡進行除險加固方案有兩種：

1)方案一：保持現(xiàn)狀壩頂寬度5.7～8.3 m不變，下游路上壩坡坡比1：1.5保持原壩坡不變，為減少背水坡的培厚土量，在一級坡腳處設(shè)置擋墻，二級壩坡統(tǒng)一為1：2.25，為此需對下游背水坡進行培厚。

2)方案二：將壩頂5.7～8.3 m修整為4.0 m，一級壩坡削坡為1：2.0，二級壩坡為1：2.25，加固后，仍需對下游壩坡進行培厚。

通過技術(shù)可行、經(jīng)濟合理及工期等多方面比選，采用方案二作為推薦方案，整治后壩頂寬度為4.0 m，下游壩坡路上、路下分別為1：2.0和1：2.25。下游坡采用播種草籽形成草皮護坡。

1.2 溢洪道加固方案

大壩溢洪道渠底板為裸露風(fēng)化巖石，沒有襯砌，如果長期擱置不處理，風(fēng)化日趨嚴(yán)重，將會對大壩、溢洪道滲流及穩(wěn)定構(gòu)成威脅，需要襯砌。溢洪道渠底襯砌處理，先將風(fēng)化破碎巖進行開挖清理，溢洪道底板上澆筑250 mm厚鋼筋混凝土面層，每隔6m設(shè)置瀝青木板伸縮縫。溢洪道0+086至0+104處右側(cè)山體部分巖體風(fēng)化嚴(yán)重，溢洪道行洪時巖體易脫落，易造成溢洪道堵塞，影響行洪安全，危及大壩安全，為了行洪通暢，需對風(fēng)化巖石進行整形，整形面積約為200 m2。在上壩路0+114處的擋墻已破損，為了防止溢洪道水流下泄時對上壩路產(chǎn)生沖刷，此次除險加固對此處的擋墻進行重建，長度約40 m。

1.3 輸水洞處理方案

輸水洞閘閥超年限使用，漏水嚴(yán)重，無法正常開啟，需要更換。更換閘閥，直徑為0.3 m。在更換閘閥時一般采用施工圍堰的方法，但是由于庫水位較高，如采用施工圍堰方法，圍堰需填筑較高，施工完畢后拆除也不方便，結(jié)合工程實際情況，采用水下封堵的方法進行輸水洞更換閘閥工作。

2 水庫病險情況復(fù)核

2.1 大壩工程復(fù)核

2.1.1 壩頂超高計算

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(SL274-2001)及水庫運用方式，分別按以下兩種運用條件計算，取其最大值：

(1)設(shè)計洪水位加正常運用條件的壩頂超高；

(2)校核洪水位加非常運用條件的壩頂超高；

(3)正常蓄水位加正常運用條件的壩頂超高；

(4)正常蓄水位加非常運用條件的壩頂超高，再加地震安全加高。

計算公式：Y=R+e+A

式中：Y為壩頂超高，m；R為最大波浪在壩坡上的爬高，m；e為最大風(fēng)壅水面高度，m；A為安全加高，m；

2.1.2 波浪爬高R計算

本次壩頂超高復(fù)核風(fēng)浪要素的計算采用莆田試驗站公式。

(1)平均波高h(yuǎn)計算：

式中：g為重力加速度，g=9.81，m/s2；H為水域平均水深，m；D為由計算點逆風(fēng)向量到對岸的距離，m；W為正常運用條件下的3級、4級和5級壩，采用1.5倍的多年平均年最大風(fēng)速，非常運用條件下，采用多年平均年最大風(fēng)速18 m/s；

(2)平均波長Lm按公式計算如下：

式中：Tm為平均波周期，按公式Tm=4.438 h0.5計算；H為水域平均水深；

(3)波浪爬高Rp計算

平均爬高：

近年來，隨著黨和國家支農(nóng)惠農(nóng)政策的深入人心，農(nóng)民種糧的積極性空前高漲。特別是在購機補貼政策的激勵下，廣大農(nóng)民加大了對購置農(nóng)業(yè)機械的投入，農(nóng)業(yè)機械化水平迅速提高。

設(shè)計波浪爬高Rp，按爬高分布進行換算，該工程為5級建筑物，確定波高累積頻率P=5%，根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(SL274-2001)，查表A.1.13得出：校核、設(shè)計、正常高水位情況R/Rm=1.84

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(SL274-2001)A.1.15條，當(dāng)來波波向線與壩軸線的法線成β夾角時，波浪爬高等于按正向來波計算爬高值乘以折減系數(shù)Kβ，樸家溝水庫β夾角為0°，查表A.1.15得Kβ=1。

所以樸家溝水庫設(shè)計波浪Rp=1.84Kβ×Rm=1.84×1×Rm=1.84Rm。

2.1.3 風(fēng)壅水面高度e計算

式中：K為綜合摩阻系數(shù)，K=3.6×10-6；β為風(fēng)向與水域中線的夾角，取β=0°；W為水面上10 m處的風(fēng)速，(m/s)；D為從計算點作水域中線(或壩軸中線)的平行線與對岸的交點到計算點的距離，m；H為水域的最大水深，m。

樸家溝水庫波浪爬高計算參數(shù)及成果見表1。

表1 大壩波浪爬高計算參數(shù)及成果表

2.1.4 安全加高A

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(S274-2001)表5.3.1取用：

設(shè)計水位時A=0.5 m，校核水位時，A=0.3 m。

2.1.5 壩頂超高計算成果

根據(jù)以上所列公式和計算參數(shù)，樸家溝水庫土石壩壩頂超高計算結(jié)果見表2。

表2 樸家溝水庫土石壩超高計算結(jié)果表 m

2.1.6 正常蓄水位加地震組合情況

根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》(SL203-97)5.2.3條規(guī)定，確定地震區(qū)土石壩的安全超高時應(yīng)包括地震涌浪高度，可根據(jù)設(shè)計烈度和壩前水深，取地震涌浪高度為0.5～1.5 m，樸家溝水庫地震設(shè)計烈度為7，壩前水深較小，取地震涌浪高度1 m。正常蓄水位加地震組合情況，設(shè)計壩頂超高Y=1.64+1=2.64 m。

2.1.7 壩頂高程復(fù)核

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(S274-2001)第5.3.3 條規(guī)定，土壩各種運用情況的壩頂高程計算結(jié)果見表3。

根據(jù)表3計算成果，確定加固后壩頂高程為126.40 m。

2.2 防洪安全復(fù)核

水庫原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)為300 a一遇，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)，樸家溝水庫防洪設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)確定為20 a一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)為200 a一遇，按照水庫溢洪道現(xiàn)狀進行調(diào)洪演算，經(jīng)計算設(shè)計洪水位為124.54 m，校核洪水位125.34 m，現(xiàn)狀壩頂高程為125.39～125.9 m，心墻頂高程為125.0 m，校核洪水位超出心墻頂0.34 m，不符合規(guī)范要求。

表3 樸家溝水庫加固后壩頂高程計算成果表 m

3 結(jié)語

樸家溝水庫原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇洪水設(shè)計，設(shè)計水位為123.7 m，相應(yīng)庫容為34萬 m3，300 a一遇洪水校核，校核水位為125.0 m，相應(yīng)庫容為39.4萬 m3。樸家溝水庫最大壩高26.0 m，上下游最大水頭差為25.1 m，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)規(guī)定，樸家溝水庫按山區(qū)丘陵區(qū)水庫確定洪水標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)《遼寧省小(2)型水庫除險加固工程初步設(shè)計報告編制規(guī)程》，本次洪水復(fù)核按規(guī)范取下限，洪水復(fù)核按水庫設(shè)計洪水20 a一遇，校核洪水200 a一遇。

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