方啟文

（漢中市湑惠渠管理局 陜西 漢中 723200）

1 工程概況

雷草溝二庫位于漢江北岸一級支溝雷草溝下游，地處洋縣謝村鎮(zhèn)境內(nèi)，距洋縣縣城19km。水庫于1958年動(dòng)工興建，1959年建成蓄水。

雷草溝二庫是一座以灌溉為主，兼防汛、養(yǎng)殖的?。ㄒ唬┬退畮旃こ蹋菧暬萸|干渠水量調(diào)節(jié)的主要設(shè)施。

水庫壩址位于雷草溝出谷口處的謝村鎮(zhèn)后灣村，壩址以上流域面積4.68km2，總庫容141.3萬m3，本次設(shè)計(jì)核定興利庫容85萬m3。有效灌溉面積0.92萬畝，養(yǎng)魚水面85畝。水庫自建成以來，對湑惠渠灌區(qū)水量調(diào)節(jié),緩解湑惠渠東干渠下游城、洋兩縣夏灌供水的突出矛盾發(fā)揮了重要作用。

水庫樞紐由土壩、溢洪道、放水建筑物三部分組成。

擋水建筑物為粘土均質(zhì)壩，壩頂寬5.0m，壩頂長 562m，最大壩高 14.6m，壩頂設(shè)計(jì)高程496.50m。迎水坡坡比分別為1∶1.75、1∶2.06、1∶1.5、1∶2.2 背水坡1∶1.96、1∶2.0。

泄水建筑物為開敞式正堰溢洪道，位于大壩中間的坡梁上，進(jìn)口溢流堰與壩軸線基本平行，泄洪槽軸線與壩軸線呈50°夾角。溢洪道進(jìn)口寬9.0m，堰頂高程494.00m,溢流堰2孔凈寬8.0m(每孔寬4 m)。溢洪道槽身寬2m；一級漿砌石陡坡跌水，跌差9.2m；溢洪道總長107m。

輸水建筑物2處，西岸由放水塔和放水涵洞組成，東岸由臥管和放水涵洞組成。

西岸放水塔高9.0m。放水建筑全長61.0m，其中有壓洞長13.0 m，無壓洞長34.9 m，涵洞進(jìn)口高程486.50m，涵洞為砌石城門洞形，洞高 1.5m，寬1.0m，比降 1/250，設(shè)計(jì)引水流量1.5m3/s。

東岸臥管涵洞長57.0m，涵洞為砌石城門洞形，洞高1.5m，寬 0.8m，比降 1/250，設(shè)計(jì)引水流量0.4m3/s。

2 病險(xiǎn)問題

雷草溝二庫屬“三邊”工程，且是通過兩次加壩才形成現(xiàn)在的工程規(guī)模。由于是群眾運(yùn)動(dòng)修建，工程質(zhì)量差，工程地質(zhì)復(fù)雜，且設(shè)計(jì)施工中均存在著不可忽視的技術(shù)問題，致使工程多次出現(xiàn)險(xiǎn)情。雖經(jīng)相應(yīng)的技術(shù)措施補(bǔ)救，都未能從根本上解決影響工程安全的問題，樞紐仍存在著某些不容忽視的影響大壩安全的隱患，主要問題如下。

（1）大壩壩頂高程達(dá)不到“94國標(biāo)”防洪標(biāo)準(zhǔn)。

（2）大壩碾壓不實(shí)，局部甚至未曾碾壓，土體不均勻，差異性大。壩體結(jié)構(gòu)存在缺陷,上游壩坡未進(jìn)行防浪砌護(hù)，下游壩坡腳無反濾體，壩面及岸角無排水設(shè)施。大壩上游壩坡不穩(wěn)定，上游壩坡在正常運(yùn)用情況下存在問題，在水位降落時(shí)不滿足規(guī)范要求。大壩缺乏安全監(jiān)測儀器設(shè)備。

（3）溢洪道泄洪及抗沖能力不足，多次發(fā)生水毀。經(jīng)復(fù)核，30年一遇設(shè)計(jì)洪水洪峰流量33.80m3/s，相應(yīng)庫水位 494.83m，最大下泄流量 10.80m3/s；300年一遇洪峰流量63.20m3/s，相應(yīng)庫水位495.20m，最大下泄流量18.78 m3/s。但溢洪道現(xiàn)狀最大泄流量能力不足10 m3/s，不能滿足安全泄洪要求。溢洪道為低標(biāo)號砌石結(jié)構(gòu)，側(cè)墻已折裂，消力池深度、長度均不足。下游排洪體系不健全。

（4）放水涵洞滲漏嚴(yán)重，放水設(shè)施老化失修。金屬結(jié)構(gòu)僅有工作閘門及欄污柵，已運(yùn)行了30余年，銹蝕嚴(yán)重，已不能正常使用。大壩放水設(shè)施漏水嚴(yán)重，設(shè)備老化。放水塔、有壓涵洞段漏水，灰縫脫落。閘板嚴(yán)重銹蝕；啟閉機(jī)無電動(dòng)機(jī)，不能正常運(yùn)行。

（5）水庫管理站房為建庫時(shí)修建的低標(biāo)準(zhǔn)瓦房，目前已成危房。上壩公路未硬化，防汛車輛不能上壩。

（6）庫區(qū)兩水域之間的連通涵洞過水?dāng)嗝嫘?，泄洪時(shí)連通涵洞過流能力不足；且上部交通道路垮塌極易阻塞涵洞，造成兩水域庫水位不能同步消落，危及大壩安全。

2007年4 月委托漢中市專家組對大壩進(jìn)行安全鑒定，按現(xiàn)行國標(biāo)SJ258-2000《水庫大壩安全評價(jià)準(zhǔn)則》，雷草溝二庫判定為c級三類壩。2007年12月省水利廳專家組察勘工程現(xiàn)狀，核查確認(rèn)了安全鑒定成果。

3 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

3.1 大壩加固方案比較

根據(jù)土壩穩(wěn)定分析，大壩上游壩坡現(xiàn)狀在正常運(yùn)用條件和非正常運(yùn)用條件下抗滑穩(wěn)定不能滿足規(guī)范規(guī)定的最小安全系數(shù)分別為1.25和1.15的要求，脫坡段若不能及時(shí)加固，將會形成更大的安全隱患，除險(xiǎn)加固勢在必行。加固設(shè)計(jì)結(jié)合工程現(xiàn)狀實(shí)際，初步擬定石塊石渣混合填筑壓重培厚干砌石護(hù)面(方案一)、粘土填筑壓實(shí)培厚干砌石護(hù)面(方案二)兩個(gè)加固方案，進(jìn)行方案比較。方案一工程量小，施工簡單易行，技術(shù)可靠，投資少，明顯優(yōu)于方案二，故迎水坡加固采用石塊石渣混合填筑壓重培厚干砌石護(hù)面的加固措施。

3.1.1 迎水坡加固設(shè)計(jì)

（1）壓腳體設(shè)計(jì)

石塊石渣填筑培厚壓腳體由483.00m高程起至488.00m高程,高4.0m、厚2.0m。壓腳體共兩個(gè)壩段樁號分別為 0+130～0+210、0+300～0+370。加固后坡比由1：1.75調(diào)整為1：2.5。面層干砌石砌護(hù)。488.00m高程以上只作防浪干砌石砌護(hù)。加固后經(jīng)抗滑穩(wěn)定計(jì)算最小安全系數(shù)在正常運(yùn)用條件和非正常運(yùn)用條件下分別為1.27、1.16，滿足規(guī)范規(guī)定的最小安全系數(shù)分別為1.25和1.15的要求。

（2）迎水坡砌護(hù)設(shè)計(jì)

迎水坡防浪砌護(hù)，經(jīng)干砌石砌護(hù)和砼預(yù)制塊砌護(hù)兩個(gè)方案比較，干砌石砌護(hù)方案簡單易操作，方便水產(chǎn)養(yǎng)殖，投資合理，優(yōu)于砼預(yù)制塊砌護(hù)方案，故采用干砌石砌護(hù)方案。坡面每15m設(shè)漿砌石縱肋一條，以保證坡面平整和干砌石密實(shí)度。護(hù)坡至壩頂后漿砌石壓頂,兼作壩頂上游面行車安全防護(hù)墩。墩頂高程為496.85m。

經(jīng)計(jì)算護(hù)坡平均厚度確定為0.30m。由488.00m高程起到496.50m（壩頂）。

（3）反濾層設(shè)計(jì)

雷草溝二庫大壩為均質(zhì)土壩，回填土料為粉質(zhì)粘土，被保護(hù)土小于0.07mm顆粒含量約為85%，其反濾層按 D15≤0.7mm確定，同時(shí)應(yīng)滿足D15≥4d15要求。經(jīng)計(jì)算反濾料重量占總土重的15%的濾料粒徑應(yīng)小于0.7mm，大于0.1mm。

結(jié)合本地區(qū)已成工程實(shí)踐，確定反濾料由中細(xì)砂、中砂、0～5mm、5mm～20 mm、20mm～40mm碎石組成。反濾層20cm厚。

3.1.2 土壩背水坡加固設(shè)計(jì)

雷草溝二庫大壩下游背水坡存在的主要問題是無反濾排水體；坡面、壩體與岸坡接觸面無排水措施。依據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，“除干砌石或堆石壩外，均必須設(shè)壩面排水。應(yīng)包括壩頂、壩坡、壩頭及壩下游等部位的集水、截水和排水措施?！?/p>

（1）壩面排水設(shè)施設(shè)計(jì)

結(jié)合壩坡實(shí)際情況，在兩個(gè)主壩段壩岸交接處共設(shè)4條排水溝，由于壩坡短，壩面不設(shè)排水溝。排水溝斷面為0.3m×0.3m，漿砌石結(jié)構(gòu)。

（2）壩踵反濾排水體設(shè)計(jì)

根據(jù)壩坡實(shí)際情況，兩個(gè)主壩段壩壩踵反濾排水體，使壩體經(jīng)常保持在干燥的工作狀態(tài)，并可免除汛期下游洪水淘刷壩腳，危及壩體穩(wěn)定安全。

采用干砌石貼坡排水體，基礎(chǔ)高程485.00m，頂部高程488.00m，反濾層由中細(xì)砂、中砂、0～5mm、5mm～20mm、20mm～40mm碎石組成。反濾層20cm厚。

3.2 溢洪道加固設(shè)計(jì)

依據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》〔SL2532000〕，泄洪能力按30年一遇設(shè)計(jì)，泄洪流量10.80m3/s，300年一遇校核，校核泄洪流量18.87 m3/s。消能防沖按20年一遇設(shè)計(jì)，泄洪流量8.73m3/s。

3.2.1 溢洪道進(jìn)口改造加固

溢流堰采用折線Ⅲ型實(shí)用堰型式。堰厚δ確定為 1.2m(δ/H=0.75)，堰后坡比為1:3。堰體采用砼結(jié)構(gòu)。拆除舊堰面層，按本次堰型新建，側(cè)墻進(jìn)行修補(bǔ)，堰體基礎(chǔ)維持現(xiàn)狀，堰頂高程仍為494.00m。進(jìn)口和跨溢洪道交通橋兩側(cè)翼墻現(xiàn)已傾斜、斷裂，應(yīng)拆除重建。堰體結(jié)構(gòu)采用C20砼，其余均為M7.5砂漿砌石。

3.2.2 泄洪渠槽改造

泄洪渠槽由漸變收縮段和陡坡兩部分組成，漸變收縮段能滿足設(shè)計(jì)要求，維持現(xiàn)狀，僅進(jìn)行整修。陡坡段側(cè)墻已折斷，應(yīng)拆除重建。邊坡高3.00m頂寬50cm，底寬1.0m，M7.5砂漿砌石。陡坡底原為漿砌石，局部已沖毀，大部底面灰縫脫落。水力計(jì)算表明流速大于砌石允許流速，陡坡比降1：6，底部結(jié)構(gòu)本次設(shè)計(jì)采用在原砌體上增設(shè)20cm厚現(xiàn)澆C15砼，以提高抗沖能力。為保證抗滑能力，每間距10m設(shè)一道抗滑齒槽，齒槽深50cm，槽寬30cm，與面層砼一次澆注。

3.2.3 消力池加固

根據(jù)水力計(jì)算成果，消力池長度為16m,現(xiàn)狀長度10m，加長6m。池深1.6m。池底面層增加C20砼護(hù)面，厚20cm。池下游增設(shè)消力檻檻高0.6m，原側(cè)墻只作修補(bǔ)加固，消力池新延長段側(cè)墻高3.4m，頂寬0.6 m，底寬2.0m，基礎(chǔ)厚0.80m。采用M7.5塊石砌筑。

3.2.4 下游銜接段改造。

現(xiàn)狀下游排洪溝道的連接砌護(hù)段末端仍在主壩段壩基保護(hù)范圍，未能將水流安全導(dǎo)入下游排洪溝道,易造成對壩基的浸泡和沖刷，威脅大壩安全。本次結(jié)合實(shí)際勘察,計(jì)劃將連接砌護(hù)延長30m。砌護(hù)采用梯形斷面，底寬3.5m坡比1：1護(hù)坡厚0.30 m。采用M7.5塊石砌筑。

3.3 輸水建筑物改造加固設(shè)計(jì)

3.3.1 東端輸水建筑物改造加固設(shè)計(jì)

東端輸水建筑物原為臥管放水涵洞，本次改造加固設(shè)計(jì)仍維持原結(jié)構(gòu)形式，因臥管破損嚴(yán)重，孔徑小無法維修，故臥管拆除重建。臥管坡比為1：2.0，管坡寬3.0m，臥管臺高0.5m，臺寬1.0m，放水孔直徑0.4m，洞凈高1.6 m。側(cè)墻、管床基礎(chǔ)均為M7.5砂漿砌石，側(cè)墻內(nèi)外為M10砂漿抹面。洞底面層為C15砼防沖護(hù)面。

3.3.2 西端輸水建筑物改造加固設(shè)計(jì)

西端輸水建筑物改造加固方案為：放水塔維持原狀，漿砌石有壓涵洞拆除重建，改為城門洞型，C20鋼筋砼涵洞，洞高1.6m。洞壁厚30cm。

放水塔內(nèi)增設(shè)檢修閘，閘孔高仍為1.2m，寬 1.0m。

無壓涵洞本次進(jìn)行修補(bǔ),重新勾縫后采用粘土回填灌漿以堵填滲漏通道，灌漿孔共13排，每排4孔，排距3m?？壮擅坊畈荚O(shè)，孔深3m。灌漿壓力設(shè)計(jì)為0.2MPa～0.5MPa(按3m～6m土層厚度確定)。

3.4 庫區(qū)連通涵洞設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場勘察和工程實(shí)際情況，擬在原連同涵洞位置拆除新建涵洞，涵洞凈寬8.0m（根據(jù)閘孔出流公式計(jì)算確定，通過流域校核洪水時(shí)，兩水面差為0.1m，已滿足要求）。涵洞底設(shè)計(jì)高程490.10m。交通路面設(shè)計(jì)高程495.50m(校核水位495.20m)。涵洞采用城門洞型,漿砌石結(jié)構(gòu)。涵洞孔高4.5m，拱半徑2.00m，拱頂厚0.40m。邊墻高2.50m，邊墻底寬 1.60m，頂寬 0.80m?；A(chǔ)寬2.00m，厚0.40m?；A(chǔ)和底板為M7.5砂漿，拱旋和邊墻為M10砂漿。

同時(shí)對庫區(qū)交通路、上壩道路、放水金屬結(jié)構(gòu)和大壩監(jiān)測及雨量觀測設(shè)施進(jìn)行了設(shè)計(jì)。為改善管理人員工作條件，本次設(shè)計(jì)中還將新建管理站房200m2，提高管理效能和水平。

4 結(jié)語

雷草溝二庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案經(jīng)省水利廳審查于2008年12月批復(fù)同意，2009年3月1日開始施工，12月31日竣工，2010年7月初通過了漢中市組織的工程驗(yàn)收。通過近一年的蓄水運(yùn)行和一個(gè)汛期洪水考驗(yàn)，設(shè)計(jì)方案達(dá)到了除險(xiǎn)加固的目的，不但消除對下游村鎮(zhèn)的安全威脅，還可以增加調(diào)蓄水量，有效緩解農(nóng)田用水的緊張局面。除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案是切實(shí)可行、合理的。陜西水利