某水库除险加固方案的设计与体会

'某水库除险加固方案的设计与体会-水利治理摘要：目前，北坑水库存在种种安全隐患，是病险水库，严重威胁着下游人民生命财产的安全。为此，这里分析了北坑水库病险的基本情况，并结合实际提出了排除病险的相关意见和处理措施，以保证北坑水库的安全运行，并从中总结出了水库除险加固的几点体会。关键词：北坑水库；安全隐患；除险加固；　　一、基本概况　　北坑水库位于紫金县紫城镇（原附城镇）横径村境内，工程所属河流是东江一级支流的康禾河，距离紫城镇5km。坝址以上集雨面积0.87km2，干流长度2.12 km，河流坡降0.050554。　　北坑水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水涵管等三大部分组成。坝体为均质土坝，坝顶高程200.0m，坝顶长55m，坝顶宽2.8m；原设计的校核洪水位199.8m，相应库容16.5万m3，设计洪水位199.5m，相应库容15.7万m3，正常蓄水位198.0m，相应库容14.2万m3；大坝上下游坡坡比均为1：2.5，下游坡坝脚设棱体反滤排水；现输水涵为φ0.4m的砼包瓦涵管；溢洪道为开敞式的自由泄流，堰形为宽顶堰，堰顶宽6m，堰顶高程为198.0m。　　该水库始建于1954年9月，竣工于1955年12月，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖的小（2）型水库，设计年供灌溉水能力54万m3/年，水库主要任务是解决下游紫城镇横径村1000亩农田的灌溉用水所需。如失事将影响耕地1500亩，人口2100人，村庄1.3km。　　二、气象水文　　该地区属南亚热带季风区，气候温和，雨量充沛。多年平均气温为20℃，最高气温为36℃，最低气温为4℃，无霜期为320天。该地区多年平均降雨量为1761.1mm，年平均相对湿度为81%，年平均年蒸发量为1532.6mm。流域内无实测水文资料，洪水复核计算采用《广东省暴雨参数等值线图》查算暴雨参数。　　三、存在的安全隐患和除险加固措施　　1、大坝　　（1）存在隐患。主坝加固培厚前，其断面尺寸坝高13.0m，坝顶宽2.8m，坝坡坡度前坡1：2.5、后坡1：2.5，未达《水工设计手册》（土石坝分册）中有关经验坝顶宽度值要求，大坝坝体植物滋生严重， 坝体填筑质量差，存在渗流安全隐患；输水涵混凝土表层风化露砂，钢筋已经锈蚀，通气管破损，门盖锈蚀严重，局部破损，不能正常止水；大坝的上游坡采用干砌块石护坡，基本平整；坝顶为泥结石路面，基本平整；路缘墙基本完整；下游坡采用草皮护坡，基本平整，未发现明显裂缝；坝脚未建量水堰，反滤棱体排水设施不够高，基本正常。　　（2）加固措施。　　1）、坝体防渗处理：北坑水库在涵管加固时可将水位将至死水位，坝体的上游坡防浪采用混凝土护坡设计，混凝土厚0.12m。　　2）、坝高：经调洪演算及坝高复核计算，坝顶高程确定为200.60m，该水库现坝顶高程为200.00m，未达到设计要求，根据该水库的实际情况和满足工程总体布置的要求，在坝顶上游侧设置一条高0.6m防浪墙。防浪墙顶的高程为200.60m。　　3）、坝坡：坝坡的坡比通过坝坡稳定分析计算确定，最大坝高13.0m，坝体培厚采用向下游侧培厚，迎水坡死水位以上在原干砌石面现浇一层12cm厚的混凝土护坡。背水坡195.50m高程设一条马道，按照1：2.5的坡比培厚，坡面采用草皮护坡。上游坝坡设置沿山边墙及行人步级，下游坝坡设置排水沟及行人步级。　　4）、坝身排水：下游棱体反滤排水顶高程为189.80m，高度达不到设计要求，本次设计对下游棱体反滤排水进行部分拆除后进行加高培厚，加固后的反滤顶高程为191.00m，设置集水沟，坝体 下游设置量水堰。　　5）、坝顶：坝顶宽5.0m，坝顶采用泥结石路面。坝顶上游侧设置防浪墙，墙高0.6m，下游侧设置路缘石。　　2、溢洪道　　（1）存在隐患。溢洪道未完建，左岸墙无衬砌，右岸墙浆砌石衬砌不够高，溢洪道为浆砌石衬砌，有部分老化脱落现象，过洪时不能达到防冲要求。溢洪道左岸山体开挖坡度较陡，存在水土流失和滑坡现象，堵塞溢洪道正常泄洪。消力池淤积严重，消能出口归河处未作处理，泄洪时冲刷山体坡脚，易引起山体塌方，从而堵塞溢洪道，不利于泄洪，危及溢洪道和大坝的安全。　　（2）加固措施。根据SL252―2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》的有关规定，溢洪道为5级建筑物，设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。按溢洪道洪水标准对原溢洪道进行拆除后重建，加固后的溢洪道基本保持原有形式，主要组成部分有：进口控制段、泄槽段、消力池段、出口归河段。　　溢洪道采取开敞式溢洪道。进口采用宽顶堰，堰宽6.0m，长6.0 m，下接陡坡，陡坡段长54.0米，其中前段长33.0米，陡坡坡度i=1/5，后段长21.0米，陡坡坡度i=1/2.5，陡坡末端接消力池底流消能后归河。　　3、输水涵管　　（1）存在隐患。北坑水库工程输水涵管为坝内埋管，设于右岸的坝体内。涵管为φ0.4米砼包瓦涵管，采用斜拉式进水口。输水涵管浇制与大坝填土是同时施工的。在施工期立模、钢筋制安、混凝土制作、运输、插浆等都是人力操作的。经现场检查发现，瓦涵曾经发生过破碎堵塞现象，后疏通；输水涵管管径小，对涵管检查带来不便，且不安全。　　（2）加固措施。由于水库建于五十年代，运行已久及当时施工条件、生产设备极为不科学，大都是人工填土而成，砼涵存在破损情况，对大坝安全是一个隐患。本次加固对输水涵管进行更换，改为ф80cm砼圆涵，全长47.0m，出口并作消能处理。　　四、体会　　2011年9月8日紫金县紫城镇人民政府组织有关方面的领导、专家在对大坝安全分析评价的基础上，依据水利部《水库大坝安全鉴定办法》中的有关规定，对北坑水库大坝进行了安全鉴定，综合鉴定为三类坝，同时，对其除险加固进行了初步设计，得出几点体会：　　1、设计部门和地勘部门要相互协作、印证；对取得的成果要认真分析和统计，尤其是土工试验成果和一些渗流监测成果，对出现的一些反常现象应认真研究，提出符合实际的设计参数，以确定合理经济可靠的除险加固方案。　　2、在比较处理方案时既要采用新技术，又要体现经济合理可靠的原则。不要盲目过大追求安全度，“上堵”和“下排”方案一起上。对一些低坝，不要盲目崇拜新技术，不管方案的可操作性和坝基的可灌性，只要是防渗就采用再造塑性砼墙加帷幕灌浆等先进技术方案，忽视简单明了的压盖排渗等便于施工和质量检查的处理方法，造成不必要的浪费。　　3、大坝安全监测系统建设应按水利部颁发的《土石坝安全监测技术规范》进行，充分利用原有设施，结合需要监测的部位增设观测断面，以渗流观测为主，配齐必要的观测设施，推行自动化实时监测，以人工监测复核，建立可靠安全的自动化的大坝安全监测系统，一步实施到位。主要监测项目应包括：坝体变形观测、坝体渗流压力监测、坝基渗流压力监测、绕坝渗流监测、地震监测、库水位和下游水位监测、坝区雨量监测等项目。'