暢海燕

（運(yùn)城市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 運(yùn)城 044000）

1 工程概況

東升水庫位于芮城縣西陌鎮(zhèn)北4km處的東升村是一座以防洪、灌溉為主的小（一）型水庫。設(shè)計(jì)灌溉面積666.7hm2，保護(hù)范圍包括東升、東滑等12個(gè)村6500人、533.3hm2耕地以及風(fēng)平公路等。原設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇設(shè)計(jì)，300年一遇校核?？値烊?55萬m3。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、臥管及放水涵洞四部分組成。

2 存在問題

2009年12月，經(jīng)省水利廳組織核查，鑒定該壩為Ⅲ類壩，主要存在以下問題：一是壩體填土質(zhì)量較差，大壩上游沒有護(hù)砌，壩坡有裂縫及塌坑，左岸壩肩有塌陷，下游壩坡無排水設(shè)施且有沖溝。二是溢洪道涵洞斷面太小，無法滿足行洪要求。三是灌溉涵洞部分倒塌，不能正常運(yùn)行。四是水庫無滲流、位移、降雨量、庫水位、洪水預(yù)報(bào)等必要的工程及水文觀測(cè)設(shè)施。

3 除險(xiǎn)加固措施

3.1 大壩加固設(shè)計(jì)

3.1.1 現(xiàn)狀大壩滲流及抗滑穩(wěn)定分析

壩體浸潤(rùn)線逸出點(diǎn)的最大水力坡降為0.28，小于允許值0.47，壩基最大水力坡降為0.48，小于允許值0.5，判定壩體、壩基滲透均穩(wěn)定。各種計(jì)算工況上游壩坡安全穩(wěn)定系數(shù)均大于規(guī)范要求值的1.25，正常蓄水位及正常蓄水位+Ⅶ度地震計(jì)算工況下游壩坡安全穩(wěn)定系數(shù)均小于規(guī)范要求值，判定下游壩坡不穩(wěn)定。

根據(jù)判定結(jié)果，需對(duì)大壩進(jìn)行加固處理。

3.1.2 上游壩坡防滲加固處理

現(xiàn)狀上游壩坡最陡坡比為1∶2.2，且壩面存在多處裂縫及塌坑，直接影響大壩的安全運(yùn)行。鑒于此，經(jīng)對(duì)擬定斷面比較及滲流與抗滑穩(wěn)定計(jì)算，確定大壩上游壩坡坡比為1∶3。本次壩坡施工首先進(jìn)行清基，清基厚度0.5m，將現(xiàn)有壩坡上的雜草灌木及腐殖土清除干凈，然后將壩坡按設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)填及削坡。在壩坡補(bǔ)填及削坡的同時(shí)，對(duì)壩體上的孔穴、塌坑及裂縫全斷面徹底挖除并重新回填黏土夯實(shí)，最后進(jìn)行培厚處理。壓實(shí)度不低于95%。壩坡整平后自上而下設(shè)30cm厚干砌石護(hù)坡，20cm厚砂礫石和15cm厚粗砂墊層，下鋪二布一膜復(fù)合土工布，護(hù)坡坡腳伸入淤積層以下1.0m。

3.1.3 下游壩坡加固處理

現(xiàn)狀下游壩坡最陡坡比為1∶1.8，本次對(duì)下游壩坡進(jìn)行培厚放緩處理，分3段，高程25m以上坡度為1∶2.5，馬道寬 2.5m；高程 25～13m 坡度為 1∶2.5，馬道寬2.8m；高程13m以下坡度為1∶3，下游壩坡采用草皮護(hù)坡。

為防止暴雨沖刷壩肩和下游壩坡，將水排至壩腳外，在下游壩坡與岸坡結(jié)合處布設(shè)橫向排水溝，在下游兩處馬道各設(shè)一縱向排水溝，并與壩坡橫向排水溝相連。排水溝采用現(xiàn)澆C20混凝土結(jié)構(gòu)，縱、橫向排水溝均為矩形，橫斷面尺寸0.3m×0.3m，側(cè)墻及底板厚0.1m，每隔4m設(shè)一道伸縮縫，縫內(nèi)采用聚氯乙烯膠泥填塞，表層2cm采用1∶1∶4瀝青水泥砂漿封口。下游坡腳縱向排水溝為梯形，底寬0.5m，高0.5m，邊坡1∶1，厚0.3m。臺(tái)階布置于下游壩坡樁號(hào)0+090處，寬1m，為現(xiàn)澆C15混凝土結(jié)構(gòu)。

為將浸入的水引入下游，降低壩身浸潤(rùn)線，防止?jié)B透破壞，增加下游壩坡穩(wěn)定性，壩下游坡腳增設(shè)貼坡排水，壩坡按設(shè)計(jì)斷面整平后自上而下設(shè)30cm厚干砌石，30cm厚砂礫石和30cm厚粗砂墊層，砌筑石塊應(yīng)緊密嵌緊。

3.2 溢洪道改造設(shè)計(jì)

溢洪道為豎井式，豎井進(jìn)口樁號(hào)0+028，暗渠段緊鄰沿山公路，位于其右側(cè)。距進(jìn)口28m處出現(xiàn)淤泥堆積，垮塌現(xiàn)象，暗渠段側(cè)墻不滿足公路荷載，坍塌損毀嚴(yán)重，溢洪道無法正常泄洪，急需改造。

經(jīng)實(shí)地量測(cè)及方案比較，本次設(shè)計(jì)方案為：0+000—0+028段維持原線路，按設(shè)計(jì)斷面修復(fù)襯砌，并將豎井進(jìn)口拆除回填夯實(shí)，回填土壓實(shí)度不小于95%，原豎井處溢洪道底板以下2m用M7.5水泥砂漿砌塊石回填，與本次修復(fù)襯砌同時(shí)進(jìn)行。0+028—0+253為改線段，位于原溢洪道暗渠右側(cè)，左側(cè)墻距原涵洞右側(cè)墻5m。0+253—0+345為原泄槽段，此段基本完好，只進(jìn)行砌體勾縫。

溢洪道總長(zhǎng)345m，0+038—0+182段為深挖方且芮城沿山公路通過，采用蓋板涵，橋面凈寬8.0m，蓋板采用預(yù)制C25鋼筋混凝土。其余為開敞式。

溢洪道由進(jìn)口引渠段、控制段、泄槽段三部分組成。引渠段長(zhǎng)16.0m，采用扭曲面與控制段相連，進(jìn)口底寬14.0m，出口底寬3.5m?，F(xiàn)狀為土質(zhì)渠道，為防止沖刷，采用M7.5水泥砂漿砌塊石進(jìn)行護(hù)砌?？刂贫伍L(zhǎng)12.0m，斷面為矩形，底寬3.5m，高3.5m，底板及擋土墻均采用M7.5水泥砂漿砌塊石砌筑，底板襯砌厚度0.5m，擋土墻頂寬0.5m，底寬1.5m，基礎(chǔ)厚0.9m，墻趾、墻踵長(zhǎng)0.6m。泄槽段長(zhǎng)317m，改線段過水?dāng)嗝鏋榫匦?，底板及?cè)墻均采用M7.5水泥砂漿塊石砌筑，底板襯砌厚度0.5m，擋土墻頂寬0.5m，底寬1.5m，基礎(chǔ)厚0.9m，墻趾、墻踵長(zhǎng)0.6m。樁號(hào)0+028—0+247 段坡比 1∶100，底寬 3.0m，其中 0+028—0+043段，側(cè)墻高 3.5～3.0m；0+043—0+247段側(cè)墻高3.0m。0+247—0+253段為彎道，底寬3.0m，高3.0～1.3m。0+253—0+345段為原泄槽修復(fù)段，過水?dāng)嗝鏋榫匦危装寮皞?cè)墻均采用M7.5水泥砂漿塊石砌筑，底板厚度0.5m，擋土墻為直立，寬0.5m。泄槽段每隔15m設(shè)一道橫向沉降縫，底板與擋土墻間設(shè)縱向沉降縫，縫寬2cm，縫內(nèi)采用聚氯乙烯硬質(zhì)泡沫板填塞，表層2cm采用1∶1∶4瀝青水泥砂漿封口。為防止沖刷，在泄槽末端設(shè)長(zhǎng)35m、寬13m的鉛絲籠石段。

3.3 臥管設(shè)計(jì)

此次設(shè)計(jì)將臥管及消力池拆除重建，鑒于庫內(nèi)淤面抬升，臥管最低一級(jí)放水口須位于淤面以上。

臥管布設(shè)在大壩上游右側(cè)岸坡，縱坡1∶2，臥管斜長(zhǎng)41.59m，沿底板距頂部14m處設(shè)一道齒墻，以增加其穩(wěn)定性。每級(jí)臺(tái)階高差0.5m，總高差21m，共布設(shè)36個(gè)臺(tái)階，第一級(jí)放水孔高程15.5m，通氣孔一臺(tái)高程31m。臥管斷面為矩形，其斷面尺寸為0.6m×0.7m（寬×高），底板及側(cè)墻采用M7.5水泥砂漿砌塊石砌筑，側(cè)墻寬0.4m，基礎(chǔ)厚0.4m，臺(tái)管蓋板為預(yù)制C20鋼筋混凝土板，放水孔徑200mm。臥管軸線與涵管軸線夾角為60°。

為使水流平順進(jìn)入涵管，在臥管末端與涵洞連接處設(shè)消力池。池寬2m，長(zhǎng)3.5m，高3.2m，涵洞低距池底1.1m。底板及側(cè)墻采用M7.5水泥砂漿砌塊石，池底板厚0.8m，側(cè)墻頂寬0.6m，底寬1.9m，墻趾0.6m；池頂蓋板為預(yù)制C25鋼筋混凝土板，板厚30cm。

3.4 放水涵洞設(shè)計(jì)

放水涵洞為無壓拱涵，縱坡1/250，底寬1.0m，高1.5m，砌石側(cè)墻厚0.4m，磚拱頂0.3m，底板厚0.15m，經(jīng)對(duì)原斷面復(fù)核，過水流量滿足設(shè)計(jì)要求。本次改造設(shè)計(jì)內(nèi)容為：修復(fù)倒塌砌石側(cè)墻；底板采用現(xiàn)澆C20混凝土襯砌，厚0.1m，底板每隔5m設(shè)一道橫向伸縮縫，縫寬2cm，側(cè)墻及拱圈采用M10水泥砂漿抹面（厚2cm）。施工時(shí)，底板、側(cè)墻需鑿毛，表面清洗干凈后進(jìn)行混凝土澆筑、抹面等。

3.5 大壩觀測(cè)工程設(shè)計(jì)

大壩表面變形觀測(cè)包括壩面沉降和水平位移觀測(cè)。觀測(cè)橫斷面共設(shè)3個(gè)，樁號(hào)分別為0+030，0+060和0+090。每個(gè)橫斷面設(shè)4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，上游壩坡正常蓄水位以上1個(gè)，下游壩肩外3m處1個(gè)，下游壩坡兩處馬道各1個(gè)。大壩兩岸測(cè)點(diǎn)的延長(zhǎng)線布置2個(gè)起測(cè)基點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)兼作水平位移和沉降位移觀測(cè)測(cè)點(diǎn)。在下游1km范圍內(nèi)布設(shè)2個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)。

4 結(jié)論

通過除險(xiǎn)加固，東升水庫大壩上下游壩坡的滲漏和安全問題得到了解決，確保了水庫的安全運(yùn)行，充分發(fā)揮了大壩的防洪效益和灌溉效益，對(duì)促進(jìn)受益區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展起到了巨大作用。