王 磊，劉 濤

(寶雞市水利水電規(guī)劃勘測設(shè)計院，陜西?寶雞?721000)

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太相寺水庫除險加固工程方案淺析

王 磊，劉 濤

(寶雞市水利水電規(guī)劃勘測設(shè)計院，陜西?寶雞?721000)

通過對太相寺水庫運行現(xiàn)狀和存在問題的分析，提出了對其進行除險加固的方案及措施，并對方案進行了詳細闡述。

水庫；除險加固；方案

1 工程概況

太相寺水庫位于陜西省寶雞市鳳翔縣城以北約9 km處的糜桿橋鎮(zhèn)太相寺村，是1座鄉(xiāng)建鄉(xiāng)管水庫，屬韋水水系蟠桃河支流，主河槽長4.265 km，比降3.1%，壩址以上控制流域面積3.5 km2。流域呈仿錘形，植被狀態(tài)良好，屬土石丘陵溝壑區(qū)。該水庫樞紐工程主要由大壩、溢洪道、放水建筑物組成。水庫原設(shè)計總庫容43.15萬 m3，其中有效庫容32.6萬 m3，調(diào)洪庫容10.6萬 m3，設(shè)施灌溉面積0.1萬畝，是以防洪為主，兼有灌溉和養(yǎng)殖功能的Ⅴ等小(2)型水利工程。

大壩為均質(zhì)土壩，原設(shè)計壩高22.0 m，壩頂長98.0 m，壩頂寬6.8 m，壩頂高程917.0 m，迎水坡為一坡到底，坡比1∶2.6，背水坡坡比1∶1.2，壩基高程895.0 m。壩體為粉質(zhì)壤土填料，設(shè)截水槽防滲，壩基截水槽和壩肩結(jié)合槽只開挖到黃土層上，未挖到基巖，覆蓋層為砂礫石?，F(xiàn)狀實測壩高為22.0 m，壩頂高程917.0 m，庫內(nèi)淤積高程913.20 m。大壩上游壩坡自上而下分別為1∶1.8、1∶2.6；下游壩坡分為三級，自上而下分別為1∶2.2、1∶3.0、1∶4.9。太相寺水庫淤積嚴重，淤積面每年抬升約1 m，已淤積將近20 m，實測已淤積17.3萬 m3。

溢洪道設(shè)在大壩右岸黃土層上，為開敞式土槽，矩形斷面，堰頂高程914.0 m，底寬3.2 m，深1.5 m，最大泄量8.07 m3/s，無泄槽及消能設(shè)施。由于年久失修，目前溢洪道已全部淤堵，原泄槽位置被村民利用修整為與壩頂同高的通村便道。

臥管式放水洞位于大壩左岸，現(xiàn)放水臥管僅有3級可見，其余均已被淤埋，放水洞出口堵塞較為嚴重。臥管放水孔孔徑0.37 m，臺階高差0.36 m。放水洞為城門洞式，寬度0.8 m，高1.5 m，設(shè)計放水最大流量0.3 m3/s。

該水庫于1970年8月動工興建，1976年12月建成蓄水。自運行以來，為灌區(qū)的農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展作出了重要貢獻，為改善灌區(qū)群眾生產(chǎn)和生活條件發(fā)揮了積極作用，給灌區(qū)帶來了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。但在工程建設(shè)過程中，受時代因素影響，勘察設(shè)計等前期工作不足，施工又是群眾土法上馬，急于求成，忽視質(zhì)量，建成投入進行后，主體工程大壩、溢洪道存在問題甚多，致使水庫一直處于低水位帶病運行狀態(tài)。

2 存在問題

(1)水庫調(diào)蓄防洪能力低。由于水庫大壩存在不安全因素，為此多年一直處于低水位運行狀態(tài)，調(diào)蓄防洪能力低。

(2)大壩存在穩(wěn)定與滲漏問題。大壩迎水坡未砌護，水庫淤積嚴重，目前上游面距壩頂僅2 m左右。大壩背水坡面不平整，已長滿雜草，部分地區(qū)出現(xiàn)塌陷，左岸下游坡腳處有滲水現(xiàn)象，由于滲水逸出點的抬高，壩坡腳反濾體破壞嚴重。大壩填筑質(zhì)量差，壩體有幾處裂縫和塌坑，壩基結(jié)合槽淺，未截斷砂卵石層，可能存在壩基滲漏。2008年5月12日汶川大地震后，在檢查時發(fā)現(xiàn)大壩有幾處裂縫、塌坑，有嚴重滲漏的安全隱患。

(3)泄放水建筑物損害嚴重。大壩溢洪道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，施工質(zhì)量差，易滑塌，斷面不規(guī)則。建成至今，已失去了應(yīng)有的泄洪功能，現(xiàn)已被群眾整修為進村道路，每遇汛期，均要投入大量勞力才能清理1條簡易泄水道。臥管式放水洞現(xiàn)僅有3級臺階可見，其余均已被淤埋，放水洞出口堵塞較為嚴重。

(4)大壩未設(shè)安全監(jiān)測設(shè)施。水庫無安全監(jiān)測設(shè)施，無壩體表面變形、浸潤線、滲漏觀測設(shè)施，水庫上游無水文觀測站，無雨量站。對庫水位觀測一直采取估算法，給工程的安全運行與管理造成了困難，無法掌握大壩內(nèi)在的病險情況。

(5)水庫管理設(shè)施不健全。水庫無防汛搶險道路，壩面無照明設(shè)施，如遇險情，無法實施搶險。管理站無管理房等相應(yīng)的配套管理設(shè)施，給管理人員帶來不便。

3 加固措施

3.1 大壩加固處理

大壩壩頂加高設(shè)計。經(jīng)過壩頂高程復(fù)核可知，太相寺水庫大壩現(xiàn)狀實測壩高為917.00 m，比校核洪水位時要求的壩頂高程918.50 m低1.5 m。綜合考慮大壩的穩(wěn)定及施工難度，本次設(shè)計將壩頂加高0.3 m(即加高至917.30 m)，并在壩頂迎水側(cè)設(shè)計1.2 m高鋼筋混凝土防浪墻，防浪墻頂高程為918.50 m。

迎水坡改造處理。上游壩坡抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。原上游壩坡設(shè)有干砌塊石護坡，但大壩運行多年，局部發(fā)生不均勻沉降，導(dǎo)致現(xiàn)狀壩體上游坡面凹凸不平，干砌塊石護坡殘缺不全，也未鋪設(shè)反濾層。本次設(shè)計對上游壩坡淤積面(高程913.20 m)以上至設(shè)計壩頂917.30 m之間進行整修，重新鋪設(shè)反濾層和六邊形混凝土預(yù)制塊護坡。

背水坡改造處理。下游壩坡抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。故本次設(shè)計不對下游壩坡做削坡或培厚處理，僅對局部進行必要的整平處理，即背水坡坡比由上到下分別為1∶2.0和1∶3.0；并在高程909.00處設(shè)4.5 m寬戧臺，沿戧臺內(nèi)側(cè)設(shè)d30混凝土“U”型縱向排水溝，沿岸坡設(shè)d30混凝土“U”型橫向排水溝。

3.2 增設(shè)排水棱體

水庫運行幾十年來，原排水棱體已被坍塌物掩埋，無法發(fā)揮正常功能。本次加固擬定新建排水棱體，確定新增棱體頂部高程898.00 m，頂寬2.0 m，迎水坡坡比1∶1.0，背水坡坡比1∶1.5。新增排水棱體能有效地降低壩體浸潤線和防止壩坡土料的滲透變形，可支撐下游壩坡，增加穩(wěn)定性，保護壩腳不受沖刷。

3.3 放水建筑物加固設(shè)計

太相寺水庫臥管式放水洞位于大壩左岸，放水洞為城門洞式，寬0.8 m，高1.5 m，設(shè)計放水最大流量0.3 m3/s。臥管放水孔孔徑0.37 m，臺階高差0.36 m，現(xiàn)放水臥管僅有3級可見，其余均已被淤埋，放水洞出口堵塞較為嚴重。

對放水能力進行校核滿足要求。本次設(shè)計對原放水臥管淤積高程以上部分進行拆除重建，淤積面以下保留原放水臥管；對放水洞及出口段進行清淤，放水洞延伸10 m，外接放水渠道。

3.4 溢洪道加固設(shè)計

原溢洪道設(shè)在大壩右岸黃土層上，為開敞式土槽，矩形斷面，堰頂高程915.0 m，底寬3.2 m，深1.5 m，最大泄量8.07 m3/s，無泄槽及消能設(shè)施。由于年久失修，目前溢洪道已全部淤堵廢棄，原泄槽位置被村民利用修整為與壩頂同高的通村便道。針對溢洪道現(xiàn)狀，為保障大壩泄流通暢，確保大壩安全，本次除險加固在原溢洪道位置新修溢洪道。

太相寺水庫淤積嚴重，淤積高程已至913.20 m。本次溢洪道堰頂高程為915.00 m，設(shè)計最大洪峰為200年一遇校核洪峰64 m3/s,最大泄量經(jīng)調(diào)洪為58 m3/s。經(jīng)試算，當(dāng)堰頂寬度為7.70 m時，堰頂過流58 m3/s，滿足200年一遇校核洪水位917.30 m，故最終選堰頂寬度8.0 m，堰長3 m，堰高1.5 m。溢洪道水平長度共98.88 m，溢洪道溢流段為梯型斷面，邊坡比為1∶0.5，為0.5 m厚 M7.5漿砌塊石砌筑。底板為0.5 m厚 M7.5漿砌塊石，上襯0.15 m厚C20鋼筋混凝土；底板以下鋪設(shè)0.25厚碎石墊層，設(shè)DN80縱橫向排水。溢洪道每10 m設(shè)1處伸縮縫，每塊地板前端設(shè)0.8 m齒墻1道。溢洪道下段設(shè)6 m長消力池1座，消力池深0.8 m，后接5.5 m平順段與下游河道相連。

本次設(shè)計在溢洪道上新建交通橋1座，位于溢洪道樁號0+010.4處，橋面寬4 m、長9 m，凈跨7.40 m；左接大壩壩頂，右接通村路，橋頂高程917.30 m，與大壩加高后壩頂同高，基礎(chǔ)底高程911.35 m。橋板為0.40 m厚C25現(xiàn)澆鋼筋混凝土面板，臺身高4.45 m，為現(xiàn)澆C20混凝土，基礎(chǔ)采用C15毛石混凝土。

3.5 大壩安全監(jiān)測設(shè)計

根據(jù)太相寺水庫除險加固工程的實際情況，本次設(shè)計僅增設(shè)水文、氣象觀測設(shè)施。水文、氣象觀測項目包括上游水位和降雨量觀測。設(shè)計在大壩迎水側(cè)踏步一側(cè)設(shè)置1個水庫水位標(biāo)尺，在樞紐合適部位布置1個降雨量觀測的雨量筒。

4 結(jié) 語

通過對太相寺水庫工程運行現(xiàn)狀以及水庫存在的安全隱患的介紹和分析，提出了適宜的除險加固措施。這一系列措施在技術(shù)上可靠，施工上方便可行，工程投資較小。水庫除險加固后，可徹底消除大壩的安全隱患，使大壩發(fā)揮攔洪、養(yǎng)殖和灌溉等綜合效益。該水庫除險加固的成功實施將對類似工程起到一定的借鑒和參考作用。

[1] 謝 諫.淺談某小型水庫的除險加固設(shè)計[J].科技創(chuàng)業(yè)家,2013(2) .

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責(zé)任編輯 吳 昊

2015-04-22

王 磊(1982-)，男，工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計工作。E_mail:21857792@qq.com