水库应急除险加固工程设计

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水库应急除险加固工程设计

1工程概况

双乳山水库位于云中河支流南云中河上游的双乳山脚下,距忻州城区约20km,是一座以灌溉为主,兼顾分洪、养殖等的半旁引中型水库。水库枢纽主要由主坝、副坝、7个小山包、溢洪道、输水洞等建筑物组成。主坝坐落在河谷之间,在主坝左侧由4个相连的小山包(即台坡山、馒头山、红山、暖泉山)和东副坝相连,形成库区左侧挡水坝;在主坝右侧由凤凰山、1号副坝、破头山、2号副坝、黑龙弯山和西副坝相连,形成库区右侧挡水坝。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》,双乳山水库属中型水库,总库容1448万m3,工程等别为Ⅲ等。主要建筑物大坝、溢洪道、灌溉洞级别为3级建筑物。大坝为均质土坝,设计洪水标准为100年一遇,校核洪水标准为1000年一遇。

2存在问题及加固设计过程

2.1存在问题

2013年省水利厅组织对水库蓄水安全进行了专项检查,认为水库目前遗留一定的安全隐患。2011年大坝进行除险加固,2012年7月完成大坝坝基高喷防渗墙施工和上游坝坡防护工程,水库于2012年7月25日开始蓄水,蓄水时水位825.76m,蓄水至827.2m时开始有渗水现象,12月蓄水至830.0m,渗水量达到16L/s。双乳山水库建成近50年,大坝下游坡脚排水棱体破损严重,除险加固工程未进行修缮,现基本失效,本次改造增设贴坡反滤和排水层,坡脚设排水沟。原灌溉洞闸室已废弃,闸槽已封堵,不能使用,本次改造拆除灌溉洞原闸室内木闸门,在原灌溉洞闸室处新建控制闸门。

2.2加固设计

2.2.1大坝防渗加固设计

2011年除险加固工程中主坝坝基采取高喷混凝土连续防渗墙防渗,防渗长度实际施工233m,墙厚30cm。设计墙顶高程825.5m,但因库水位较高,不能降至原设计施工平台高程,最终施工平台提高1.5m至高程827.0m,造成大坝左端20m、右端25m基础未做防渗处理。本次改造左右侧未防渗段仍采用高喷混凝土防渗墙防渗。新增左侧防渗段坝长20.0m,上游坝坡坡度1∶3,护坡方式与原坝体一致,采用上层设置厚0.15m预制C20混凝土嵌固块护坡,其下从外到内依次铺设一层5cm厚1∶10砂浆找平层,一层200g/m2~0.5mm~200g/m2两布一膜防渗土工布。为防止土工布滑落,在坝肩设置30cm×30cmC20混凝土压边齿坎。同时在上游坝脚有防渗墙处设1m×1m现浇C20混凝土防渗墙墙帽,将土工布同防渗墙连为一体。高喷混凝土防渗墙长20m,墙顶高程827.0m,新增防渗墙轴线向上游侧偏移0.3m,孔径0.8m,孔距0.6m,孔与孔之间套接长度不小于0.2m,桩底深入基岩。新增右侧高喷混凝土防渗墙长25m,因827.0m高程处已建C20混凝土压边齿坎,故新增防渗墙轴线向上游侧偏移0.3m,孔径0.8m,孔距0.6m,孔与孔之间套接长度不小于0.2m,桩底深入基岩。桩顶设1.0m×1.0m现浇C20混凝土墙帽。因本次高喷防渗墙与原防渗墙轴线不在一轴线上,故两墙交接处需错位搭接。

2.2.2大坝排水加固设计

根据大坝实际情况,在主坝上游左右坝段原除险加固未防渗段采用混凝土防渗墙垂直防渗后,增加下游坝坡脚贴坡反滤和排水层,防止坝基和坝体渗透破坏。根据主坝渗流分析结果,确定坝后反滤排水层顶高程为824.0m,宽约5.0m,坡度1∶2.7。坝后反滤排水层贴坡反滤分两层,从下到上依次为0.2m厚砂砾石层(粒径1~15mm,粒径≤3.5mm的占15%)、0.2m厚砾石层(粒径10~100mm,粒径≤17.5mm的占15%),反滤层总厚度0.4m。反滤层上压0.5m厚干砌石作为排水层。反滤和排水层水平段长10.0m,其后设浆砌石排水沟。为保证坝体排水通畅,排水沟底高程低于地面,顶高程与地面齐平。排水沟纵向设1%坡度,沟内设量水堰,汇水至坝后灌溉渠道内。

2.2.31号副坝原灌溉洞加固设计

闸室采用C25钢筋混凝土闸筒结构,设检修闸门和工作闸门各一道,闸室长4.5m,宽3.8m,高8.3m,闸室底高程与引水洞洞身齐平,高程825.6m。底板厚0.8m,侧墙厚0.8m,闸室内设一道胸墙,下游侧墙内设通气孔。闸室上新建启闭机室,采用砖混结构,启闭平台高程与1号副坝坝顶一致,为833.0m。采用螺杆启闭机启闭,操作简单方便。新建闸室与原洞身内新建钢筋混凝土衬砌应衔接紧密,洞身内新建衬砌与闸室间设651型止水带止水,迎水侧采用双组份聚硫密封膏封闭。灌溉洞洞身采用原有浆砌石涵洞内新建钢筋混凝土衬砌的方式加固。拆除原涵洞内浆砌石中墩,紧贴原浆砌石涵洞内壁新建钢筋混凝土衬砌,衬砌厚度0.3m,衬砌后引水洞仍为城门洞形,净宽2.2m,直段高1.7m,拱高0.6m。洞顶部120°范围内进行回填灌浆。灌溉洞出口杂草丛生,需清理平整,保证水流顺畅,满足灌溉要求。

3结论及建议

第一,应加强对库区特别是近坝区库岸的巡视检查,发现问题,及时处理。第二,应加强对主、副坝尤其是穿坝建筑物的监测,保证大坝安全。第三,由于在本次应急专项除险加固设计期间,双乳山水库始终在低水位运行,无法查明水库在正常运行水位下的渗漏情况,建议在水库初期蓄水期间,重点监测主坝两侧新增防渗墙与原防渗墙接合部位是否有渗漏情况,同时彻底查明整个坝基、坝体的渗漏位置及渗漏量,为大坝安全运行提供依据。

作者:冯立平 单位:山西省水利水电勘测设计研究院