小城水库除险加固设计

'小城水库除险加固设计-水利治理摘要：小城水库运行多年，在防洪、灌溉、养殖等方面发挥了巨大社会效益和经济效益同，但由于水库修建在文革时期，受当时条件限制，主要枢纽工程存在安全隐患较多，险情时有发生，急需进行除险加固。本文介绍了小城水库除险加固设计中的技术处理，包括大坝上下游护坡，大坝灌浆处理，溢洪道改造处理，增设安全检测系统;修建防汛抢险公路。经采取以上加固措施后，保证了水库大坝正常运用。关键词：小城水库、除险加固、大坝、溢洪道　　1、概述　　1、1工程概况　　小城水库位于吉林省舒兰市小城镇东南6.5公里。坝址座落于细鳞河支流的黄梁河上。水库集雨面积为75.2km2，河长18.7km，河道比降7.06％，坡面长762m，属于大陆性气候，多年平均降雨量为750mm。水库总库容1420万m3;校核洪水位315.48米，相应库容为1420万m3;设计洪水位314.90米，相应库容为1250万m3;正常蓄水位314.75米，相应库容为1200万m3;死水位306.70米，相应库容为50万m3。水库设计灌溉面积5.01万亩，有效灌溉面积4.35万亩。是一座中型水库以防洪、灌溉为主兼养鱼等综合利用蓄水工程。工程等别为3等，主要建筑物为3级。水库设计洪水标准为50年一遇洪水设计，二百年一遇洪水校核，五百年一遇洪水保坝。　　1.1 工程枢纽建筑物　　小城水库主要由大坝、溢洪道、输水建筑物组成。　　大坝为混合坝，由均质坝和粘土斜墙坝构成，坝长617.4米，宽6.5米，坝顶高程316.56米，最大坝高13.8米。上游坡比1：3，下游坡比1：2.5，内坡为块石护坡，外坡为草皮护坡。　　溢洪道位于大坝右端，基础座落在花岗岩上，为岸边式溢洪道，由引渠、闸室、泄槽、消力池、海漫段及尾水渠组成。溢流堰为实用堰，堰顶高程311.80米，设四孔平板钢闸，每孔净宽2.5米。中墩下设灌溉取水底孔。孔底高程306.70米。　　输水建筑物位于溢道左、右两侧。左侧输水建筑物为临时铁皮渡槽，右侧输水建筑物为混凝土暗管。　　2、工程存在的主要问题和除险加固必要性　　小城水库1966年兴建，1970年竣工。由于水库建于文革时期，由受当时特殊历史条件所致。工程标准低，施工质量差，隐患多，汛期险情较严重，始终被列为险库。根据鉴定为三类坝。　　2.1大坝坝顶高程不够　　根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》（山区、丘陵部分）SDJ12―78;水库属三等工程主要建筑物级别为3级，洪水标准为五十年一遇洪水设计，千年一遇洪水较核。原二百年一遇洪水较核，不满足防洪要求。经坝顶高程复核计算，坝顶高程316.56米，较千年一遇洪水标准所需的高程低1.59米。小城水库坝顶高程不满足规范规定的防洪要求。　　2.2 大坝坝坡抗滑稳定存在隐患　　采用瑞典圆弧法对坝坡进行抗滑稳定计算。经计算上游坝坡均质坝和斜墙坝段满足抗滑稳定安全系数，只是块石护坡局部破坏严重。　　下游坝坡大部分陡于1：2.5，均质坝和斜墙坝的抗滑稳定安全系数正常情况分别为1.18和1.08，经计算下游坡桩号0+500坝段最小抗滑稳定安全系数为1.08，小于规范规定，存在结构不稳定问题。　　2.3大坝渗漏　　大坝坝基渗漏从水库建成以来一直存在，坝前粘土铺盖破坏严重，已不起防渗作用。坝基出现渗透破坏，坝后坡多次出现塌陷。桩号0+240和0+440米剖面实际出逸比降大于允许比降，根据渗流稳定试验也证明了坝基已发生渗流破坏。　　2.4溢洪道状况　　溢洪道位于大坝右端，为岸边式溢洪道。由引渠、闸室、泄槽、消力池、海漫段及尾渠组成。溢洪道运行30多年，仅1988年进行一次维修。现闸墩、边墙、堰面、底板等部位表面砼蚀，个别部位钢筋外露;闸墩两侧刺墙部位严重漏水;灌溉底孔闸门井内壁严重破坏，不能正常使用;消力池底板掀起，左边墙内倾;右边墙局部已断裂;海漫段浆砌石严重破坏。　　2.5水库无安全监测设施　　小城水库安全监测方面没有任何观测设施。无法对大坝进行安全监测，不利于大坝运行管理。　　2.6 输水建筑物流量不足　　输水建筑物位于溢洪道左、右两侧。左侧输水建筑物为临时铁皮渡槽，接明渠。右侧输水建筑物为混凝土暗管，年久失修，不能正常使用。两侧输水洞已不能满足灌溉用水需求。　　2.7水库管理设施　　水库供电通讯容量严重不足;小城镇至水库的6.5公里防汛路面为砂石路，雨季机动车无法通行，不能满足防洪抢险交通要求，需修筑。　　综上所述，为了更好地发挥小城水库经济效益和社会效益，根据国家相关政策要求，尽早对工程进行全面的除险加固建设是十分必要的。　　3、除险加固设计　　3.1土坝设计　　3.1.1土坝坝顶设计　　水库的坝顶高程不满足千年一遇洪水要求，为满足要求将坝顶高程加高至316.76米，最大坝高14.2米。原坝顶没有防浪墙，现在坝顶上游增设“L”型防浪墙，顶高程317.96米，高出防渗体1.8米，防浪墙高1.2米。坝顶由原来6.5米加宽至7.7米，坝轴线不变。路面采用砂石路面，并以2％的坡度坡向下游。　　3.1.2 大坝坝坡设计　　大坝上游高程308.36米以上块石护坡局部破坏部分重新翻修砌护，308.36米以下部分采用原坝坡弃料块石坝坡控制在1：3，抗滑稳定计算满足要求。下游坝坡陡于1：2.5不满足抗滑稳定要求。为保证水库正常运行将坝坡进行补坡填筑，控制在1：2.5，并采用碎石护坡。　　3.1.3大坝灌浆设计　　由于大坝坝基0+280～0+617.4米坝段存在渗漏现象，因此必须对其进行垂直防渗与坝后水平压渗联合处理，拟定了两个方案。　　方案一：垂直防渗采用定喷板与静压灌浆相结合，坝后做水平压渗。对坝桩号0+280～0+617.4米段的坝基，在基岩以上各层内做定喷板墙;在基岩内做静压灌浆帷幕。在下游坝脚做压渗平台，平台末端设排水沟。　　方案二：垂直防渗采用灌浆帷幕，坝后做水平压渗。对坝桩号0+280～0+617.4米段的坝基，在基岩以上各层内设一排灌浆孔。坝后压渗与定喷方案相同。　　经过对施工条件、施工方法、工期及投资等方面比较，设计推荐采用定喷方案。后因各种原因，改为塑性砼防渗墙方案。　　塑性砼防渗墙采用进口钢丝绳薄壁抓斗成槽，泥浆护壁，泥浆下直升导管法浇筑砼成墙。　　3.2 溢洪道加固设计　　根据《溢洪道设计规范》SDJ341―89规定将原检修桥拆除，将引渠导流墙、闸墩加高至316.76米。结合闸墩加高，为了满足启闭设备运行需要，将原开敞式启闭机改为封闭式。引水灌溉底孔闸门井根据实际破坏情况进行彻底修复。泄槽段根据水面线计算成果，将边墙普遍加高30厘米，桩号0+280断面加高90厘米。原消力池底板掀起重新修建。新设海漫段底坡1/1000。闸室底板齿墙平面内左右各新建一刺墙，刺墙底与齿墙位于同一高程，与边墩整体连接。　　3.3输水建筑物设计　　结合工程设计将原溢洪道左侧临时输水建筑设计成由涵洞、U型槽、渡槽及尾渠组成的永久性建筑物。引水灌溉流量按2m3/s设计。右侧输水建筑物拆除重建，采用钢筋混凝土U型槽明渠，设计流量为0.8m3/s。　　3.4大坝安全监测系统设计　　3.4.1水位监测　　上游水位观测的测点，根据实际情况在闸前水面平稳、受风浪和放水影响小的位置采用水位标尺进行观测。　　3.4.2 大坝监测　　大坝坝体沉降过程基本完成，仅采用钢弦式孔隙水压力仪对坝体及坝基内孔隙水压力进行观测。本次观测设计共设三个观测断面，分别位于桩号坝0+350、坝0+440、坝0+560处，每个断面埋设四组测头。　　3.4.3增设水情观测设备一套。　　3.5防汛抢险公路及管理设施　　水库防汛抢险公路雨季不能满足防汛抢险交通要求，对该长6.5公里砂石路，重新修建成水泥路。水库供电通讯容量严重不足，增设一台80KVA节能变压器与原80KVA变压器并列运行。　　4、结论　　小城水库大坝的除险加固设计措施主要有：提高防洪标准：土坝加高;上下游护坡;坝基防渗处理;溢洪道维修加固;输水建筑物新建;增设安全检测系统，修建防汛抢险公路;增设供电设施，通过上述加固措施后，可使水库在灌溉、防洪、养殖等方面达到设计要求，取得更好的综合利用效益。　　参考文献：　　〔1〕吉林省舒兰市小城子水库除险加固工程初步报告。吉林省水利水电勘测设计研究院，1999年　　〔2〕牛运光.土坝安全与加固〔M〕。北京：中国水利水电出版社，1998。　　〔3〕水工设计手册〔M〕.北京：水利电力出版社，1984。'