毕节市倒天河水库大坝加高扩建工程设计要点

2014-04-02吴擎文

黑龙江水利科技 2014年1期

关键词：坝址毕节市坝基

吴擎文

(贵州省水利投资有限责任公司，贵阳 550002)

毕节市倒天河水库大坝加高扩建工程设计要点

吴擎文

(贵州省水利投资有限责任公司，贵阳 550002)

倒天河水库位于毕节市上游六冲河一级支流白甫河，该工程于1957年兴建，坝型为浆砌石重力坝，最大坝高23.5m，正常蓄水位1548.30m，为提高下游毕节市防洪标准，增加城市供水量，需对其进行加高扩建，将现状的正常蓄水位提高9m～1557.30m，因老坝体存在安全隐患，对其实施了除险加固措施，大坝具备加高条件，老坝体加高后，最大坝高36m，坝顶高程1560.80m，工程枢纽由大坝、溢洪道、底孔、取水口、渠道等组成。本工程使毕节市达到50a一遇防洪标准，日供水量17300m3。

倒天河水库；加高扩建；安全隐患；除险加固措施；库首防渗

0 工程概况

倒天河水库位于毕节市西北部，距市区3km，所在河流为六冲河一级支流白甫河上游，属长江水系，坝址以上集水面积124km2，多年平均年径流量6840万 m3，水库总库容1010万 m3，属中型水库。该工程于1957年兴建，坝型为浆砌石重力坝，最大坝高23.5m，正常蓄水位1548.30m，为提高下游毕节市防洪标准，增加城市供水量，需对其进行加高扩建，本次加高扩建的工程任务为防洪、供水、灌溉和发电，利用水库的调洪削峰作用使毕节市达到50年一遇防洪标准，同时，向毕节市供水，日供水量17300m3。此外，水库还具有灌溉和发电等效益，灌溉面积390.4hm2，年发电量270万 kW·h。

经安全鉴定复核认为老坝体存在安全隐患，主要问题有：①水库抗洪能力达不到除险加固近期非常运用洪水标准。不能满足下游毕节市城市防洪要求。同时，下游消能亦存在安全隐患。坝体存在严重的质量问题影响大坝安全。两坝肩存在沿裂隙面绕坝渗漏，对坝肩岩体工程地质条件有恶化作用。水库淤积严重。底孔闸门损坏，漏水严重。管理设施不完善等[1]。②针对老坝体存在的问题，对其实施了坝体补强灌浆、坝基固结灌浆、防渗帷幕灌浆、溢洪道改造等除险加固措施后，消除了老坝体的质量和结构安全隐患，大坝具备加高条件。

1 工程地质

1.1 水库工程地质条件

库区出露的地层岩性主要有：寒武系中上统娄山关群(∈2-3ls)白云岩，奥陶系下统桐梓、红花园组(O1t+h)白云岩，二叠系下统梁山组(P1l)砂页岩，为相对隔水层，栖霞组(P1q)、茅口组(P1m)灰岩、燧石灰岩属强岩溶层，二叠系上统龙潭组(P2l)砂岩、泥岩，为相对隔水层，长兴、大隆组(P2c+d)燧石灰岩、硅质灰岩、钙质泥岩、硅质页岩，弱岩溶层；三叠系下统飞仙关组(T1f)泥岩、砂岩，弱岩溶层。水库区界于毕节向斜和龙滩断层之间，库盆主体为毕节向斜NW翼，林峰断层从库尾穿过。受其影响，区内构造线方向主要为NE向。库区可溶岩(灰岩、白云岩)与非可溶岩(泥岩、砂岩、页岩)相间分布，河谷总体为走向谷。库区右岸栖霞组(P1q)和茅口组(P1m)的灰岩岩溶较发育，受陡倾裂隙及层面的控制，岩溶形态多为陡倾的落水洞及溶洞。地下水出露高程多高于正常蓄水位，地下水补给水库。水库运行近40a，无明显渗漏，大坝加高后，有水库沿F4断层破碎带、库首左岸梁山组和栖霞组的接触带、库首左岸塘坎一带裂隙、库首右岸丫口裂隙、强风化岩体向库外产生裂隙性渗漏的4个可疑渗漏带，但经过工程处理之后，具备成库条件。

1.2 坝址工程地质条件

坝址地形狭窄，河床宽约30m，两岸自然坡度70°以上，左岸为斜向坡，右岸为逆向坡，库底高程1532m，河床高程1527m，两岸山头高程1692m，相对高差160～165m。坝址地层岩性主要为下二叠统栖霞组(P1q)的深灰～灰黑色厚层块状灰岩、燧石灰岩，岩质坚硬，完整性较好，左坝肩上游约60m河岸分布有梁山组(P1l)泥页岩及碳质页岩[2]。坝址处为陡立单斜构造，切层断裂不发育。坝址范围岩石抗风化能力较强，强风化深度较小，一般为2～3m，但因裂隙发育，局部沿裂隙面溶蚀强烈，溶蚀风化深4～7m。老坝兴建时，基本将坝基(肩)强风化层挖除，建基面岩体较新鲜，坝基岩石完整性好，渗透性小，坝下游及两岸未发现连通库外的岩溶管道，无大的出水点，两坝肩有沿裂隙的渗水点S1、S2，流量较小，坝体下游面有渗水、滴水现象。根据大坝安全复核阶段的勘察工作，认为老坝体(包括坝体和坝基接触面)质量较差，结构松散，透水性较大，但经工程处理补强后，大坝是可以加高的。坝基(肩)持力岩体强度高(湿抗压强度>60MPa)，岩性均一，无软弱及泥化夹层，缓倾角裂隙不发育，下游无大的临空面、跌坎等不良地质现象。坝址及库首右岸栖霞、茅口组的灰岩岩溶较发育，两坝肩存在沿裂隙绕坝渗漏，建议对两坝肩和库首右岸进行防渗帷幕处理，在采取了相应的工程措施后，坝址具备加高条件。

2 工程布置及主要建筑物

2.1 方案比选

倒天河水库大坝为浆砌石重力坝，坝高23.5m，为满足防洪和供水要求，本次加高设计考虑了将现状的正常蓄水位提高 5m，7m，9m 3个方案，综合比较后认为，加高 9m方案经济指标优越，因此，推荐加高9m方案。

2.2 工程布置及主要建筑物

工程枢纽由大坝、溢洪道、底孔、取水口、渠道等组成。大坝为浆砌石重力坝，在原坝体基础上进行加高，坝顶高程1560.80m，最大坝高36m，坝顶长81m，上下游坝面用80#水泥砂浆砌料石护面，中间用100#细石混凝土砌块石填心。溢洪道为坝顶溢流，布置在坝的中部河床部位，堰顶高程1553.3m，溢流前缘净宽18m，布置3孔4×6m(h×b)弧形钢闸门，溢流堰采用WES曲线，后接直线段，其边坡为1∶0.65，直线段后为一圆弧，圆弧半径11.5m，其后再接11.35m长的水平段，水平段后为挑流鼻坎，鼻坎高程1536.614m，挑射角20°。经计算，最大挑距46m，冲坑深6.6m，安全后坡i=1/7。考虑到小流量泄洪时对坝脚的冲刷，在坝脚布置2m长的护坦。底孔布置在右岸桩号坝0+027.100m处，靠溢洪道右边墩布置，在原有底孔的基础上进行改造，进口底板高程1530.70m，设一扇0.8×1.1m(b×h)平面检修门，出口接一根Ф800钢管，管中心高程1530.69m，设1个Ф800工作闸阀，钢管出口接消力池再进入原厂房尾水渠。

取水口布置在右岸桩号坝0+022.220m处，平行于底孔布置，在原有取水口基础上进行改造，进口底板高程1535.50m，设一扇1×1m(b×h)平面检修门，坝内埋钢管，管径1m，出口设一个Ф1000工作闸阀，其后接水厂的引水管道至水厂。

2.3 基础处理及库首防渗设计

根据安全鉴定结论，大坝建筑质量存在隐患，老坝体质量较差，透水性大，坝基无防渗设施，导致扬压力较大，坝基上游面出现拉应力，大坝结构安全存在隐患，因此，应采取工程措施，消除安全隐患后[3]。对老坝体采取工程处理包括：①坝体补强灌浆，排距、孔距3m；②坝基固结灌浆，排距、孔距3m，深入基岩1.5m；③在坝基上游进行防渗帷幕灌浆，设一排孔，距坝体上游面2m，孔距3m；④在坝体加高前，对原坝体表面要凿毛处理，局部加锚筋。