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        付家門莊水庫存在的問題及除險加固措施

        2020-01-12 08:55:57潘士勇解秀麗
        黑龍江水利科技 2020年7期
        關鍵詞:水洞壩頂心墻

        潘士勇,解秀麗

        (1.山東省臨沂市水利勘測設計院,山東 臨沂 276000;2.臨沂市羅莊區(qū)小埠東灌區(qū)管理處,山東 臨沂 276021)

        1 水庫工程概況

        付家門莊水庫位于莒縣寨里河鎮(zhèn)付家門莊村南側0.9km處,屬沭河水系,于1966年4月建成蓄水,壩址以上控制流域面積0.66km2,總庫容為12.56萬m3,興利庫容5.36萬m3,是一座具有防洪、灌溉效益的小(2)型水庫。付家門莊水庫樞紐建筑物由大壩、溢洪道、放水洞三部分組成。大壩東西向,為黏土心墻壩,壩長169m,壩頂寬2.6-4.2m,壩頂高程138.19-138.60m,最大壩高7.61m,心墻頂高程137.80m;溢洪道位于大壩左側,為開敞式溢洪道,堰頂高程為135.42m,堰寬11.4m;放水洞位于大壩右側壩體樁號0+143處,為壩下埋管式,管道為DN250鋼管,洞長25m,進口底高程為133.50m,出口底高程為133.00m, 出口處為閘閥控制。

        2 水庫存在的主要問題

        付家門莊水庫于1966年建成,經(jīng)過50多年的運行,水庫現(xiàn)狀存在多種安全隱患問題。2016年,該水庫大壩經(jīng)安全鑒定,被核定為三類壩。水庫大壩、溢洪道、放水洞均存在安全隱患,主要問題如下:

        1)大壩:大壩壩型為心墻砂殼壩,最大壩高7.61m,上游坡坡比1∶2.8,坡面素混凝土護砌,破損較為嚴重;現(xiàn)狀大壩壩頂高程為138.19-138.60m,為土質路面,壩頂寬2.6-4.2m,部分壩段壩頂寬度不滿足要求;大壩下游壩坡坡比1∶2.1-1∶3.0,局部壩坡較陡;現(xiàn)狀壩體樁號0+070-0+150段靠近閘閥室處壩坡存在滲漏,并且發(fā)生過局部滑坡現(xiàn)象。

        2)溢洪道:溢洪道位于庫區(qū)左側,溢洪道進口底高程為135.42m,寬度11.4m,溢洪道進口導流墻基礎受掏刷,已出現(xiàn)空層現(xiàn)象,尤其是左岸導流墻基礎空洞明顯;現(xiàn)狀溢洪道生產橋無欄桿,橋底無護砌,基巖直接裸露,該段基巖風化程度不均勻,局部抗沖刷性一般,橋臺及橋墩基礎沖刷淘蝕嚴重,存在安全隱患;生產橋下游砌石寬頂堰局部存在破損,下游消力池沖刷破壞嚴重;泄槽段兩岸岸坡土體為殘坡積物及強風化巖自然邊坡,未護砌,抗沖刷性一般,左岸凹岸段洪水期迎流頂沖,存在安全隱患,槽底有明顯沖溝[1]。

        3)放水洞:放水洞位于大壩右側,放水洞上游高程133.50m,下游坡設有2m×2m的閘閥室控制,現(xiàn)狀閘閥銹蝕嚴重,無法正常開關。

        3 工程等別和設計標準

        付家門莊水庫總庫容12.56萬m3,根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252—2017),付家門莊水庫工程規(guī)模為小(2)型,其永久性主要建筑物大壩、溢洪道等均為5級建筑物,主要建筑物設計洪水標準為20a一遇,校核洪水標準為200a一遇。地震設防烈度為8℃。

        4 水庫除險加固工程措施

        針對水庫由大壩、溢洪道、放水洞存在的主要問題,在水庫原樞紐布置的基礎上進行維修加固。

        4.1 大壩加固

        根據(jù)水庫洪水調算成果,按照《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規(guī)范》(SL189-2013)及《碾壓式土石壩設計規(guī)范》(SL274-2001)中的相關規(guī)定和公式進行復核計算,經(jīng)計算,各種工況下壩頂高程的最大值為137.35m,結合現(xiàn)狀壩頂高程138.19m-138.60m考慮,設計壩頂高程確定為138.30m。根據(jù)規(guī)范要求,防滲體頂部高程應高出正常運用條件的靜水位≥0.3m,且不低于非常運用條件的靜水位,根據(jù)調洪計算結果,設計洪水位為136.23m,校核洪水位為136.70m,現(xiàn)狀黏土心墻頂高程137.80m滿足防洪要求,設計黏土心墻頂高程確定仍為137.80m。

        1)大壩上游坡加固。大壩上游坡拆除現(xiàn)有混凝土面板,上游壩坡按照設計坡比1∶2.8找坡,其中高程133.0m(死水位)以下至壩腳設頂寬3.0m的壓重平臺,高程133.0m(死水位)-136.40m(興利水位以上1m)范圍采用干砌方塊石護坡,厚度15cm,高程136.40(興利水位以上1m)-138.30m(設計壩頂)范圍內采用預制C25混凝土植草磚護坡,干砌方塊石護坡下鋪10cm厚的碎石墊層,C25混凝土植草磚護砌下鋪20cm種植土,底層均鋪設土工布250g/m2,干砌方塊石護坡與植草磚護坡之間采用C25預制混凝土齒墻(尺寸為100×350×750mm)。另外,于大壩樁號0+140處設寬1.0m的M10漿砌細料石臺階,自上游壩腳至壩頂,臺階兩側設細料石路緣石。

        2)壩頂加固。對壩頂進行修整,設計壩頂高程為138.30m,壩頂寬度4.0m,鋪設厚10cm的級配碎石路面,路面寬3.0m,壩頂上游側新建0.6m高的M10漿砌塊石防護墻,基礎與黏土心墻緊密結合,下游側設C25預制混凝土路緣石;另外壩頂路面設置2%的橫向坡度,將雨水排向下游側。

        3)大壩下游坡加固。大壩下游坡按照現(xiàn)狀坡比1∶2.1-1∶3.0找坡,對縱、橫向排水溝拆除重建,于下游坡腳處設縱向預制C25混凝土U型排水槽,尺寸為0.65m×0.38m(寬×高),沿下游壩坡每30m設一道橫向排水槽,尺寸為0.50m×0.27m(寬×高)。另外,于大壩樁號0+143處設寬1.0m的M10漿砌細料石臺階,自上游壩腳至壩頂,臺階兩側設細料石路緣石。

        4)壩體防滲加固。根據(jù)《付家門莊水庫地質勘查報告》可知,壩體樁號0+138-0+143段下游壩坡滑塌,水位高時滲水明顯。夾有①-1風化巖屑素填土層,滲透系數(shù)取5.0×10-4cm/s,允許出逸水力比降0.35,高水位差下易發(fā)生滲透破壞,從而引起壩體滑坡。

        設計對壩體樁號0+070-0+150段采用開挖換填處理方案,滲漏土層埋深位于4.40-3.20m,設計兩側開挖邊坡為1∶2.0,然后對壩體黏土心墻采用黏性土料回填壓實,保證壓實度≥0.97,回填土料含水量按最優(yōu)含水量控制,允許偏差為3%,設計回填黏土心墻頂高程137.80m,黏土心墻頂高程與新建防護墻基礎緊密結合,設計黏土心墻頂寬2.0m,上、下游側黏土心墻邊坡坡比1∶0.20;上、下游壩殼采用砂性土回填,相對密實度≥0.75。

        4.2 溢洪道加固

        設計維持溢洪道底高程不變,為135.42m,對現(xiàn)狀溢洪道進、出口導流墻拆除重建,設計導流墻采用M10漿砌石重力式擋墻,基礎埋深0.6m,迎水側設深0.4m的齒墻。

        對溢洪道生產橋橋底進行護砌,設計護底厚度0.4m,底層鋪設0.1m的碎石墊層,并于護底上、下游側砌筑深0.8m的漿砌亂石齒墻;于溢洪道生產橋兩側澆筑厚0.2m、寬0.5m的C30混凝土基座,基座上安裝預制鋼筋混凝土防護欄桿。

        對控制段頂寬2.2m的漿砌亂石寬頂堰進行修復,采用M10漿砌亂石修復,下游外露面采用方塊石鑲面,堰頂采用厚0.2m的C20混凝土壓頂;另外于寬頂堰下游砌筑M10漿砌亂石消力池,設計消力池長5.0m,池寬11.4m,消力池池坎頂寬0.5m,池深0.5m。

        對泄槽段兩岸進行護砌,采用M10漿砌石重力式擋墻防護,墻高1.5m,基礎埋深0.6m,迎水側設深0.4m的齒墻。

        4.3 放水洞加固

        現(xiàn)狀放水洞位于壩體樁號0+143處,為壩下埋管式,管道為DN250鋼管,上游壩坡入口高程133.50m,壩下游放水洞出口為2.0m×2.0m矩形閘閥室?,F(xiàn)狀閘閥銹蝕嚴重,無法正常開關,設計更換2個閘閥。

        5 結 語

        付家門莊水庫除險加固工程已于2019年施工完成,工程運行情況良好。付家門莊水庫除險加固工程的實施,解除了安全隱患問題,水庫的防洪安全性得到提高,水庫20a一遇洪水削減洪峰21%,200a一遇洪水削減洪峰20%,有效保護下游水庫下游人民群眾生命財產的安全,水庫水源保證率得到提高,可充分利用水庫水源發(fā)展農業(yè)灌溉,水庫的防洪、灌溉效益得到充分發(fā)揮。

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