许露予 田心勇 陈东彦 李 冉

（桐柏县水利局，河南 桐柏 474750）

0 引言

桐树庄水库位于桐柏县毛集乡李庄村北约150m处毛集河支流小白河上，属淮河流域。水库坝址以上控制流域面积4.05km2。桐树庄水库为小（1）型水库，工程等别为Ⅳ等，水库本次除险加固设计防洪标准为30年一遇设计，300年一遇校核，设计坝顶高程176.50m。水库校核水位176.35m，总库容149万m3，设计洪水位175.66m，相应库容126万m3，兴利水位174m，兴利库容78.5万m3，死水位167.17m，死库容1.5万m3。水库由大坝、溢洪道、输水洞等组成，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾水产养殖等综合利用的小（1）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177.00m，最大坝高13.5m，该水库自1967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3月对水库大坝和溢洪道等进行工程地质调查。按照《水库大坝安全评价导则》SL258-2000，结合水库现状，编制了《河南省桐柏县桐树庄水库大坝工程安全评价报告》，并根据2007年6月地质勘察报告，对安全评价报告进行修改完善。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 桐树庄水库位于桐柏县毛集镇李庄村的毛集河支流小白河上，水库下游有毛集镇和2个行政村，1.2万余人、0.35万亩耕地，以及县乡公路等交通设施等，工程位置重要。

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，压实干密度小于规范要求，不均匀沉降量大。坝顶路面坑洼不平，已做块石护坡无垫层，块石径小、散乱、缺失。输水洞工作桥板砼碳化、裂缝、露筋，桥墩裂缝、断裂，洞身砂浆剥蚀、脱落，裂缝。工程质量不合格。

1.1.4 经复核，大坝河槽段下游坝坡正常及非常工况及大坝台地段下游坝坡非常工况抗滑稳定安全系数均不能满足规范要求，背水坡脚滑塌，迎水面大部分无护砌，岸坡淘刷严重，坡面排水系统不完善。溢洪道边坡较陡，局部塌滑。输水洞工作桥墩断裂、错动，基础淘空，洞身裂缝漏水，出口边墙底部悬空。结构安全性为C级。

1.1.5 桐树庄水库河槽段座于强透水的砾砂层上，清基处理不彻底，左台地段接触渗漏，坝基渗漏量大，局部形成集中明流。大坝173.00m高程以上填筑材料为风化砂，未设防渗体。背水坡大面积散浸，无排水体。综合评价该水库大坝的渗流性态不安全，渗流安全性为C级。

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

1.1.7 根据桐树庄水库金属结构存在的铸铁锅盖闸门封闭不严、漏水严重，启闭机锈蚀严重、无法启闭，已达到报废标准。且水库无防汛通讯及电力设施等现状，金属结构安全性为C级。

1.1.8 无监测设施，管理设施不完善。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：

大坝

①坝顶：坝顶为土路面，坑洼不平，无防浪墙及路沿石；坝体上部有4.0m高为风化料填筑；桩号0+000～0+180段坝顶低于设计高程约0.9m。

②大坝迎水坡：桩号0+000～0+250、0+565～0+600段和桩号0+250～0+565段、高程173.50m以上无护坡，坡面长草，岸坡淘刷；桩号0+250～0+565段、高程173.50m以下为块石护坡，无垫层，局部塌陷，护坡石块径小、散乱、缺失。

③背水坡：背水坡为自然草皮护坡，局部凹陷，坡脚坑洼不平；桩号0+325处坡脚滑塌；桩号0+260～0+325段，高程169.50m以下坝坡散浸；无横向排水沟，纵向为土渠，无护砌，淤塞长草。

④坝基：坝基渗漏量大，桩号0+200～0+260段坡脚有明流。桩号0+323处下游有一集水坑，向外翻水，有铁锈红色絮状物。桩号0+380～0+510段坝下游大面积沼泽化。

溢洪道

①溢洪道岩性为强风化花岗岩，抗冲能力差，无护砌，两岸边坡较陡，局部塌滑。

②出口跌差达7.0m左右，无消能工，无尾水渠，不能安全泄洪。

③输水干渠从溢洪道底部穿过，与溢洪道交叉，阻水严重。

输水洞

输水洞位于大坝桩号0+562处，进口为圆筒式闸室结构，洞身为砖砌有压拱涵，宽0.5m，高0.5m，进口底高程167.17m，洞身长48.00m，最大泄量0.5m3/s。

①进口：工作桥板钢筋砼碳化、裂缝、露筋，栏杆破损、缺失，桥台为浆砌石，基础悬空。无启闭机房。工作桥浆砌石重力桥墩，裂缝、断裂、错动，局部基础淘空。

②洞身：砖砌有压拱涵，洞身砂浆剥蚀、脱落，裂缝，漏水。

③出口：出口无消能设施，浆砌石边墙底部悬空、漏水严重。

④控制设备：启闭机严重锈蚀，丝杠弯曲，无法启闭。铸铁锅盖闸老化锈蚀、封闭不严、漏水严重，已失去作用。

2 除险加固工程措施

针对桐树庄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

根据桐树庄水库大坝实际情况，仅对大坝0+000～0+600段坝体采取水泥搅拌桩进行防渗加固处理。在大坝桩号0+000～0+600段沿坝轴线设水泥搅拌桩一排，其中0+000～0+257进入基岩强风化层1m，0+257～0+600进入均质土坝3m，搅拌桩桩径60cm，桩中心距40cm。

2.1.2 坝顶工程

设计坝顶高程为176.50m，坝顶宽4.0m，坝顶采用厚18cm的C20砼路面。路面倾向下游侧设1%的缓坡。坝顶上游侧设高为100cm，厚50cm的C20砼防浪墙，防浪墙埋深80cm。防浪墙每隔5m设伸缩缝一道，缝内设止水。在坝顶下游侧设宽20cm、高70cm的现浇C20砼路沿石，路沿石埋深50cm。砼路沿石在每条横向排水沟处预留20×20排水口。

2.1.3 上游坝坡工程

对迎水坡坡面培厚整修至设计断面后，采用12cm厚的C20砼护坡，下设10cm厚碎石粗砂垫层 （其中粒径1～5mm的粗砂和粒径5～20mm的碎石含量各占50%）。坡脚及砼护坡与岸坡连接处设Mu60M7.5浆砌块石齿墙。

2.1.4 下游坝坡工程

大坝背水坡局部凹陷，坡脚坑洼不平。桩号0+325处坡脚滑塌。桩号0+260～0+325段，高程169.5m以下坝坡散浸。无横向排水沟，纵向为土渠，无护砌，淤塞长草。无排水体。

将坝体背水坡坡面培厚整修至设计断面，压实后表面采用草皮护坡。背水坡新建排水沟16条，其中横向排水沟11条，纵向排水沟2条，岸坡排水沟2条，坡脚排水沟1条。新建上坝踏步位于桩号0+460断面处，采用 C20砼结构，总宽 2.5m，净宽 2.0m。 程在大坝桩号 0+035～0+560段新建贴坡排水体，总长 210m，高 3.0m，顶部高程 168.50m。

2.2 溢洪道工程的除险加固

2.2.1 溢洪道主体工程

桐树庄水库溢洪道为开敞式明渠，工程内容包括进水渠段、控制段、陡槽段、消能防冲段等。

溢洪道全长163.8m，主要工程内容如下：

①两岸护坡：底部整平至173.50m，两岸为浆砌石护坡，坡比1：1.5,左岸护坡长 57.54m，右岸护坡长 57.56m。

②进口段（0+000～0+010）：长 10m，底宽 12m，底部高程为 173.50m，采用M7.5浆砌石护砌，厚度为30cm，两岸为浆砌石扭面。

③控制段（0+010～0+020）：长 10m，底宽 12m，底部高程为 174.00m，采用M7.5浆砌石护砌，两岸为浆砌石挡墙。

④泄槽段（0+020～0+140）：桩号 0+020～0+100段底部采用浆砌石护砌，底宽12m，护砌厚度为40cm，渠底比降为1/100，两岸为浆砌石挡墙， 挡墙高度为 3.0～2.0m；0+100～0+110 段底部采用 C25 钢筋砼厚30cm，下设C10砼垫层厚10cm，两岸为C25砼挡墙；0+110～0+140段底宽12m，底部采用C25钢筋砼护砌厚30cm，下设C10砼垫层厚10cm，比降为 1：5,两岸为 C25 砼挡墙，高 2.0～2.9m，顶宽 0.3m～0.5m。

⑤消能防冲段（0+140～0+163.80）：桩号 0+140～0+153.8 段消力池总长13.80m，底宽 12m，池深 1.4m，底板厚60cm，下设 10cm碎石垫层及300g/m2反滤土工布一层；消力池边墙高度为2.9m。桩号0+153.80～0+163.80段为浆砌石护底，两岸为浆砌石扭面。

2.2.2 溢洪道交通桥梁工程

本次工程修建跨溢洪道交通桥一座，位于桩号0+101.75处。

交通桥位于溢洪道泄槽段上，设计标准为公路Ⅱ级（折减），交通桥梁全长为16m，共1跨，跨径为16m，斜交角度为35°，桥梁上部结构为C40预应力桥板，设计桥面净宽4.0m，两侧设0.8m高的仿汉白玉栏杆，桥面横坡为1.5%。下部结构采用C25砼U型桥台。

溢洪道交通桥两侧设连接段与坝顶及原有道路衔接。连接段道路总宽度为5.5m，采用C20砼路面厚18cm。

2.2.3 渠道穿溢洪道倒虹吸工程

由于溢洪道与输水洞出水渠交叉，且交叉处无工程措施。因此，为保证出水渠正常运行，满足灌溉生产需要，本次水库除险加固工程修建跨溢洪道倒虹吸一座，位于桩号0+132处。

竖井式倒虹吸位于溢洪道泄槽段下部，管道采用C25钢筋砼涵，涵管尺寸为90×90cm，设计流量1m3/s，管道长度为20m，管底高程为166.5m。

2.3 输水洞工程的除险加固

桐树庄水库输水洞工程包括输水洞进口段、闸室段、洞身段的拆除重建，出口处原灌溉闸拆除重建及新增一个灌溉闸，闸门与启闭设施的更新等。

（1）输水洞进口为 5m 长的八字墙，进口宽 4.2m，底高程为 169.10m，，材料为0.50m厚的C20砼，两边墙采用C20砼重力式挡土墙；用1.5m长喇叭段连接八字墙与闸室，材料为C25钢筋砼，喇叭口进口高1.7m,宽1.8m，长 1.5m。

（2）闸室段：启闭塔设工作闸门及检修闸门，闸门后设胸墙。启闭塔采用C25钢筋混凝土结构，闸底板顶部高程为169.10m，尺寸为4.3×4m（长×宽），闸底板厚 0.8m；高程 174.30m 处设检修平台，厚 0.12m；检修平台以上四角均设 C25 钢筋砼柱，尺寸为 0.4×0.4m，高 2.50m。

工作桥全长12m，桥板顶高程177.50m。

操纵室墙体采用砖混结构，层高 4.6m，尺寸为 3.84×2.84m（长×宽），墙厚 24cm。

（3）输水洞洞身存在问题较大，因此拆除重建。新建洞身采用C25钢筋砼城门洞结构，长 30m，坡降 1/150，洞身尺寸 1.2×1.8m（宽×高），拱高 0.6m，拱顶厚 0.4m，底板厚 0.5m，下设 0.1m 厚 C10 混凝土垫层。洞身止水采用橡皮止水，外加截水环。

（4）出口段：出口设消力池和海曼段，消力池深 0.4米，池长 6.4米，海曼段长4.0米，海曼段和消力池段采用扭曲面衔接，长度为5.0米。出口与下游渠道衔接。

3 结论

通过以上的除险加固工程措施，工程完成后，加固了大坝坝体，完善了溢洪道的泄流条件，改善了水库的周边环境，使防洪、灌溉、旅游、养鱼等效益大大提高，同时也保障了水库下游沿岸抵御洪水能力，使下游免受洪涝灾害，可保证人民群众生命财产的安全，促进了国民经济的持续稳定发展。