桐柏县小杉坡水库除险加固工程措施

2013-08-15田心勇陈东彦许露予

科技视界 2013年9期

田心勇陈东彦许露予李冉

（桐柏县水利局，河南桐柏 474750）

0 引言

小杉坡水库位于桐柏县黄岗乡高店村的淮河支流流动河上，属淮河流域。该水库于1965年1月动工兴建，1966年5月竣工。坝址以上控制流域面积2.3km2。小杉坡水库工程等别为V等，主要建筑物级别为5级，水库本次除险加固工程设计防洪标准为20年一遇设计，200年一遇校核，校核洪水位197.83m，相应库容78.7万m3；设计洪水位197.08m，相应库容为69.1万m3；兴利水位195.2m，兴利库容50.2万m3；死水位186.00m，死库容为2.2万m3。水库主要建筑物有大坝、溢洪道和输水洞等，是一座以防洪为主，兼顾灌溉、水产养殖等为一体的综合利用小（2）型水利枢纽工程。

水库大坝为均质土坝，水库原设计坝顶高程198.6m，最大坝高15.2m，该水库自1966建成以来。已运行四十多年，发挥了较大的社会效益，但同时存在许多工程隐患。而水库一旦失事，将给下游基础设施和沿河人民群众带来严重灾害。

1 水库安全鉴定及存在的问题

1.1 水库安全鉴定

2007年5月按照《水库大坝安全评价导则》SL258-2000，结合水库现状，邓州市水利勘测设计室编制了《河南省桐柏县小杉坡水库大坝工程安全评价报告》，提出了《大坝安全鉴定报告书》，经河南省水利厅审批核查，认为水库为三类坝，属病险水库，工程存在以下问题：

1.1.1 小杉坡水库地处河南省桐柏县黄岗乡高店村，位于淮河支流流动河上，下游有黄岗乡和毛集镇的5个行政村，耕地0.22万亩，人口0.2万人，并有沪陕高速公路，地理位置重要。

1.1.2 经复核，水库防洪能力不满足国家《防洪标准》GB50201-94规定的要求。

1.1.3 大坝为均质土坝，坝体填筑质量差，坝坡凹陷、局部塌陷，坝顶无防浪墙。迎水面干砌石护坡无垫层，护坡石粒径小、散乱、风化严重。输水洞进口段混凝土碳化、剥蚀、裂缝，漏水。工程质量不合格。

1.1.4 经复核，大坝河槽段上下游坝坡抗滑稳定安全系数基本满足规范要求，但迎水坡高程192.57m以上无护坡，以下干砌石护坡石大面积缺失，坡面水流淘刷严重，多处坍塌。溢洪道未护砌，边坡较陡，严重滑塌，出口跌差大，冲刷拉切严重。输水洞进口段基础淘刷，裂缝漏水。结构安全性力C级。

1.1.5 大坝坝体座于第四系残破含砾粉质粘土上，坝基回填质量差，坝脚存在渗漏现象，渗水为清水；背水坡坡脚无排水体，坝坡大面积散浸。两坝肩均为存在坝肩渗漏问题。渗流安全性为C级。

1.1.6 根据《中国地震动参数区划图入该区地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为VI度，不需进行抗震安全复核。

1.1.7 输水洞进口为混凝土爬坡漏结构，出口无灌溉、泄洪等控制建筑物，水库现状无金属结构，不再进行金属结构安全评价。

1.1.8 无大坝安全监测设施，管理设施极不完善。

综上所述，该水库病险严重，为三类坝，急需进行除险加固。

1.2 工程存在的问题

根据水库鉴定成果，水库存在的主要问题有以下几点：

1.2.1 大坝

坝顶无防浪墙，高程不一，水库防洪能力不满足国家《防洪标准》GB50201—94规定的要求。大坝为均质土坝，坝体填筑质量差，坝坡凹陷。迎水面干砌石护坡无垫层，护坡石粒径小、散乱、风化严重。大坝迎水坡高程192.57m以上无护坡，以下干砌石护坡大面积缺失，坡面水流淘刷严重，多处坍塌。大坝坝体座于第四系残破含粒粉质粘土上，坝基回填质量差，勘察期间大坝下游有渗水明流，渗水为清水。通过钻探揭露，接触处，土体较软，孔隙多，含水量较高，坝体与坝基接触部位存在接触渗漏问题。背水坡坡脚物排水体，坝坡大面积散浸。

1.2.2 溢洪道

溢洪道宽度不一，岸坡计底板未护砌，边坡较陡，严重滑塌，出口跌差大，冲刷拉切严重，无消能工。溢洪道在左坝肩山坡开挖，下游左岸侧为填土，现状岸坡较低，泄洪时洪水漫溢将冲刷大坝下游坝脚，需培厚加高。

1.2.3 输水洞

由于缺乏资金投入，大坝运行中维护不够，输水洞爬坡漏混凝土碳化、剥蚀、裂缝、漏水，洞身进口段基础淘刷。水库无启闭设施，放水灌溉不便，不能发挥水库正常效益。

1.2.4 基础设施

大坝没有渗流河沉陷、位移观测设施，无法对大坝进行安全监测。大坝无管理房及专职管理人员，无防汛道路。

2 除险加固工程措施

针对小杉坡水库工程中存在的问题，对水库的大坝、溢洪道、输水洞等建筑物进行除险加固。

2.1 大坝主体工程的除险加固

2.1.1 大坝防渗加固工程设计

对大坝进行充填灌浆处理，以加固坝体，截断接触渗漏，减小坝体坝基渗流量。灌浆范围为大坝桩号0+004～0+216，灌浆段长212m。灌浆孔为双排，分别布置在新坝轴线上下游0.75m处，排距1.5m。单排孔距2.0 m，共213孔。坝体充填灌浆顶部高程为195.7m，底部向下深入基岩1.0m。

灌浆均采用水泥粘土浆，充填灌浆水泥与粘土质量比为3：7，水泥采用42.5#水泥。坝体充填灌浆采用自上而下分段灌浆法，套管护壁，灌浆完成后，拔套管封孔。

2.1.2 坝顶工程

对坝顶路面进行硬化处理。采用150mm厚C20混凝土路面，下铺设150mm厚石灰稳定土基层，坝顶路面向下游侧呈1%倾斜。C20混凝土路面宽3.0m，上游设25cm宽、50cm高C20混凝土防撞墙，下游设0.15m宽C20混凝土路沿，整修后坝顶总宽3.4m。

2.1.3 上游坝坡工程

大坝上游设计采用C20预制混凝土块护坡，护坡坡度采用原坡度1：2.3，由坝顶护至死水位186.0m高程。预制混凝土块采用边长30cm的正六边形，厚12cm，下铺中粗砂、碎石混合垫层，厚度20cm

2.1.4 下游坝坡工程

大坝下游坡度全部整修为1：2.5，整修后下游坝坡采用草皮护坡，并设置踏步。在大坝桩号0＋150处，上下游坝坡均设置踏步，以方便坝体观测。踏步台阶宽1.2m，两侧路沿宽0.2m，M7.5浆砌石砌筑，M10水泥砂浆抹面，下设10cm厚C10混凝土垫层。

2.1.5 排水导渗工程

在大坝下游，桩号0＋050～0＋120之间设贴坡排水，主要用于导渗。贴坡坦石厚400mm，顶部高程164.40m。下设两层反滤层，分别为厚150mm的中粗砂和厚150mm的5～20mm碎石。

坝肩及坝脚纵向排水沟净过水断面尺寸为0.3m×0.3m，横向排水沟间距50m，由下游坝顶连接至坝肩或坝脚纵向排水沟，过水净断面尺寸为0.2m×0.2m。排水沟均采用M7.5浆砌石结构，上表面及临水面用M10水泥砂浆抹面。

2.2 溢洪道工程的除险加固

2.2.1 进口段：布置桩号 0+000～0+008，共长 8m，底宽 5.5m，两岸边坡1：1.5，渠底为1：10的倒坡。边坡采用30cm厚M7.5浆砌石护砌，护底采用C20混凝土，厚30cm，下设10cm厚C10混凝土垫层。

2.2.2 控制段：溢洪道控制段为平底渠道，布置桩号 0+008～0+018，共长10m，底宽5.5m，两岸边坡1：1.5，渠底高程195.20m。边坡采用30cm厚M7.5浆砌石护砌，顶部高程198.60m，与坝顶同高程，护砌顶部高程为198.20m；护底采用C20混凝土，厚30cm，下设10cm厚C10混凝土垫层。

2.2.3 尾水渠段：控制段末端至老河槽为尾水渠段，桩号0+018～0+150，共长132m。主要对左岸侧和渠底进行护砌。左岸侧边坡采用30cm厚M7.5浆砌石护砌，护砌高度2.2m，末端部分堤段护砌高度2.0m；右岸侧边坡主要进行消坡整修；护底采用30cm厚C20混凝土护砌，下设10cm厚C10混凝土垫层。

溢洪道下游左岸侧，现状岸坡较低，需培厚加高尾水渠堤，加高后渠堤高 2.7～2.9m，顶宽 1.5m，内外坡均为 1：1.5。

在溢洪道桩号0＋132处，设置灌溉引水渠与溢洪道交叉建筑物。交叉建筑物采用竖井式倒虹吸，总长35.0m。进出口竖井采用C20混凝土，深2.0m，水平净过水断面尺寸0.6m×0.8m。输水管道采用C20钢筋混凝土方涵，净过水断面尺寸0.6m×0.6m，壁厚20cm。

溢洪道总长150m，护底混凝土及护坡浆砌石平均每10m分一道伸缩缝。缝宽2cm，低发泡沫塑料板填缝，沥青砂浆勾缝。

2.3 输水洞工程的除险加固

对输水洞进口段进行拆除新建。新建输水洞爬坡漏位于原位置，下接原输水洞，全长48.2m，其中消力池段长3.0m，爬坡漏斜卧管长45.2m。共设计6级放水孔，最低一级放水孔186.00m，最高一级放水孔高程193.50m，放水孔直径0.5m，设计放水流量为0.5m3/s。爬坡漏底坡为1：4，过水断面采用矩形，净宽0.6m，净高0.8m，C20钢筋混凝土结构，壁厚0.3m。消力池池长2.0m，宽1.0m，深1.0m。

进水口控制设施为3t手动葫芦，闸门为折悬臂式铸铁闸门。