水利水电工程师关于水库除险加固工程设计及管理

坝体土局部含有钙质结核与碎石，填土干密度较低，填筑质量较差;筑坝时对坝基覆盖层及强风化层清除不彻底，形成渗漏通道，影响水库的正常运行。灌溉洞设在大坝中部，为半圆拱无压洞，进口由锥形球闸控制，卷扬机斜拦钢丝绳启闭。涵洞长80m，洞宽1.2m，高1.7m，进口底板高程720m，纵坡1/200，最大泄量为1.0m3/s。大坝建成蓄水初期，由于坝体填土质量差，左侧坝体有明显沉陷，最大沉陷为70cm，大坝沉陷导致灌溉洞进口混凝土体断裂，产生漏水现象;灌溉洞侧墙砌石部分砂浆脱落，涵洞内有多处纵横向裂缝，距进口1m处有两条纵向裂缝，宽1cm～4cm，长15m左右;锥形球闸及卷扬机由于多年运行，损坏老化严重，止水功能失效，漏水严重。溢洪道位于大坝右侧，为开敞式溢洪道，进口底高程733.2m，设四孔砌石拱工作桥，断面净宽26m，总长90m，消能形式为陡坡挑流消能，陡坡段长20m，坡比1:3。设计最大泄量630m3/s。溢洪道与大坝连接处岸坡渗漏明显，整个岸坡潮湿，渗漏量大;溢洪道底部清基不彻底，有砂卵石层，沿溢洪道底部有渗流现象，溢洪道进口处护砌太短，右岸坡有明显坍塌现象。水库管理房破损严重;水库无必要的观测设施。

2工程建设任务

由于历史原因，大坝建成后就存在诸多隐患，因此，水库自建成后就是一座“病库”。经过35年带病运行，经复核水库现状坝高满足三十年一遇设计洪水标准，三百年一遇校核洪水标准，但溢洪道基础渗漏严重;下游坝坡的稳定安全系数小于允许值，坝体有明显沉陷，对大坝安全构成威胁;坝基施工时未对坝基风化层进行清理，渗漏量较大，有可能发生管涌。大坝缺少安全监测设施、渗流观测设施、通讯设施落后、无水情测报系统、防汛抢险道路不畅通、管理设施薄弱等诸多问题，严重影响大坝正常安全运行。因此，2008年6月，大坝被鉴定为三类坝，属病险水库。若不及时对大坝进行加固处理，势必影响坝体结构的稳定和工程安全。水库防洪保护范围包括汾村、下院等13个村庄1.2万多口人、1万亩耕地、25家企业及闻垣公路，区域内人口稠密、农业发达、工业兴旺。如水库溃坝一旦发生，必将造成巨大损失，下游的公路、农田、工矿企业及沿岸13个村庄，将被淹没，经济将受到严重影响。因此，对三河口水库大坝进行除险加固是非常必要的。三河口水库除险加固的主要内容为：对大坝防渗加固处理;对大坝上游坝面塌陷部位、下游坝面进行培厚;对溢洪道进口基础进行防渗处理，对溢洪道侧墙进行修复;对灌溉洞进口及洞身进行维修加固;对进水口锥形球闸、启闭机进行更换;对坝顶道路进行硬化，对防浪墙进行修复;增加大坝渗流及变形观测设施;对水库管理站进行改造。

3工程加固设计

3.1工程等别及标准

根据《水利水电工程等级划分及防洪标准》(SL252—2000)规定，该工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。枢纽建筑物的洪水标准为：设计为三十年一遇，校核为三百年一遇，泄水建筑物消能防冲设计洪水标准为二十年一遇。根据《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306-2001图A1)和《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)第1.0.6条规定，大坝及建筑物设防烈度为Ⅶ度。

3.2分部分项工程设计

下游坝坡培厚经大坝稳定计算复核，大坝下游坝坡安全系数小于规范允许值，需进行加固处理。工程主要对下游坝坡进行培厚，新修排水沟及下游坝脚棱体排水。大坝上游坝坡主要进行陷坑处理。大坝迎水坡塌陷坑位于灌溉洞顶部，桩号0+105～0+150段，高程在729m～732.3m之间，沿坝轴线走向呈长条形，长45m，宽10m，最大沉陷深0.7m，面积315m2。在溢洪道与右坝肩之间有长约80m的卵石层渗漏段，高程在726m～735.5m之间，工程对溢洪道与右坝肩之间80m渗漏段采用铺设复合土工膜进行防渗，复合土工膜铺设时与大坝上游坡面土工膜连为一体，范围为733.2m～721m之间。由于溢洪道进口护砌不够，受洪水淘刷，岸坡已部分坍塌。本次对进口进行护砌，长12m，护砌总高度为2m～7.5m;对溢洪道进口段底板采用M7.5水泥砂浆砌石护砌，厚0.5m。溢洪道陡坡段位于砂砾石基础上，为了减小底板扬压力，在陡坡下部设排水减压孔，孔距2m，排距2m，梅花形布置，排水孔孔径为φ100mm，孔内填设反滤土工布及豆石料。根据《三河口水库大坝安全鉴定评价报告》，因大坝沉陷导致灌溉洞进口混凝土断裂渗漏;涵洞侧墙砌石部分砂浆脱落，内有三条纵向裂缝，裂缝部位有渗水，危及大坝的安全运行。本次将灌溉洞进口拆除重建，为现浇C25钢筋混凝土结构，进口为两孔，单孔净宽0.9m，侧墙厚0.3m，长4.2m，高4.15m;对涵洞全断面采用内衬C25钢筋混凝土进行加固，厚0.15m，并对其涵洞进行回填灌浆。此外，需要对观测设施等进行完善，增加大坝浸润线、渗透压力和位移观测设施;对坝顶路面、防浪墙、水库管理站进行修复改造。

4工程施工组织管理

三河口水库除险加固工程的施工场地，主要分布在主坝上。该水库距县城30km，水库坝址现有8km公路与后宫乡连接，路况较好，满足施工运输的要求。施工用电，可就近从附近村庄接线。工程施工用水可直接从库中抽取，生活用水可架管道从附近水井引用。工程所需的水泥、钢材、炸药、汽(柴)油、木材由闻喜县城采购供应，运距30km。工程所需的毛块石料、碎石料及砂料可用水库下游河谷及两岸的块石，岩性主要为花岗岩、灰岩。经过加工可作为粗骨料及细骨料使用，质量较好，储量大，交通方便，开采条件好，运距为2km。砂料可选用河底料场的砂料，距离大坝20km。本工程施工导流只须解决基流导流，清水流量约为0.08m3/s。根据大坝实际情况，利用大坝原有的灌溉洞导流，在第一年春浇完后泄空水库，到汛期过后，进行坝前淤泥开挖，就近堆放与大坝平行形成自闭围堰，以拦蓄少量清水以备施工使用，多余河水用一根直径为40cm的钢管导入灌溉洞后流入河槽。三河口水库除险加固工程的主体工程为大坝防渗加固处理、大坝上游护坡塌陷部位及坝坡护脚处理、溢洪道基础进行防渗处理、灌溉洞进行加固、坝顶防浪墙修复、大坝渗流变形及水情自动测报系统、管理站改造等工程建设。根据工程特点，该工程总工期为一年，施工天数365天。

5结论

在工程设计施工过程中，要坚持和谐管理、和谐施工的理念。该水库的除险加固不但可以充分发挥其综合效益，而且有利于进一步增强区域抵御自然灾害的能力。

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