病险水库除险加固设计

病险水库除险加固设计研究
摘要：目前，针对病险水库存在的问题，采取一系列的除险加固措施是保证水库安全运行的迫切需要。

本文结合某水库自身的特点，在分析病险水库存在的主要病险基础上，详细介绍了该水库的主坝、一副坝、二副坝、三副坝、溢洪道及输水建筑物的除险加固设计方案，旨在消除安全病险，从而保证水库的安全运行。

关键词：病险水库；安全；除险加固；设计
中图分类号：tv62文献标识码： a 文章编号：
水库除了为人们提供日常生活、工业生产用水之外，更重要的是在防御洪水灾害发挥着不可替代的作用。

但由于水库的使用年限的增加、工程质量不合格以及水库维护管理的疏忽等原因，导致不少病险水库的出现。

病险水库的存在严重影响大坝安全，对下游广大人民的生命财产安全造成严重威胁。

随着国民经济的不断发展，国家日益重视水利基础设施建设，病险水库的治理作为水利工作的重点也得到了重视。

1.1水库概况
某水库是一座以防洪、灌溉、城镇供水为主的水利枢纽工程。

坝址以上控制流域面积10.81km2，水库正常蓄水位45.44m，，灌溉面积2.2万亩。

该工程主坝、二副坝、三副坝兴建于1958年，1959年基本建成。

一副坝兴建于1972年，1973年基本建成，经多次续建、加固形成现有工程规模。

枢纽工程主要由主坝、副坝、溢洪道、坝下涵管、
连通渠等建筑物组成。

2存在的主要病害
该水库工程区属构造剥蚀低山丘陵地貌，库区为丘陵沟谷，四周低山丘陵环抱，地形开阔，库内冲沟较发育，但切割不甚强烈，山坡一般较缓且较稳定，植被较发育。

水库经多年运行，未见明显的库水外渗及淤积现象，近坝库岸未出现较大的崩塌及滑坡，但局部较陡，存在小规模的塌岸。

经大坝安全鉴定，并由水利部大坝安全管理中心核查确认，该水库大坝属三类坝。

存在的主要问题如下。

（1）主坝及三座副坝清基不彻底，坝基及坝肩存在渗漏问题，坝体填筑质量差，渗透系数不满足规范要求，运行中下游坝坡见有渗水，坝体存在渗漏问题。

（2）二、三副坝坝顶高程不满足规范要求，二副坝下游坝坡抗滑稳定不满足要求，主坝及一、三副坝下游无排水反滤设施，二副坝贴坡排水体已被填埋。

（3）坝体存在蚁害问题。

（4）溢洪道衬砌混凝土老化、剥蚀严重，有多条裂缝，浆砌石边墙砂浆脱落，局部坍塌，消力池长度不够，影响泄洪安全。

（5）主坝及二、三副坝坝下涵管管身混凝土老化、蜂窝麻面，裂缝、漏水严重，一副坝坝下涵管建设年代较早，管径小，存在安全隐患。

（6）启闭设施及闸门老化、锈蚀，螺杆变形，不能正常运行。

（7）三条连通渠边坡均未衬护，局部塌陷，断面不规则，渠内
淤积严重，影响水库运行安全。

（8）工程管理设施、大坝安全监测设施及水、雨情观测设施简陋，防汛公路标准低、路况差。

3水库除险加固设计
3.1主坝加固设计
根据坝高及坝体抗滑稳定复核计算，设计坝顶高程49.40m。

结合坝顶路面的施工，坝顶宽度6.0m，坝顶上、下游侧设25cm×60cm （宽×高）c15混凝土路肩梁，坝顶总长400m，坝面上游侧设置照明灯具。

为改善大坝防汛交通条件，结合水库的运行管理要求，坝顶设置混凝土路面，路面宽6.0m，路面向两侧各设2%的横坡，路面混凝土强度等级为c25，厚度为20cm，按15m长度进行分缝，混凝土路面下设厚20cm的5%水泥稳定碎石基层。

坝坡根据稳定分析计算确定，上游坝坡平整至1:3，下游坝坡在43.9m高程设置一级马道，宽度为3.5m，马道以上坝坡1:2.75，马道下游坝坡1:3。

为防止坝身受风浪淘刷及雨水冲刷，上游坡在高程40.0m以下（施工洪水位为38.10m）采用抛石固脚，在高程40.0m 以上采用10cm厚混凝土预制块护坡，下游坡采用草皮护坡。

主坝横断面设计详见图1。

图 1 主坝设计横断面图
为防止大坝浸润线出逸处产生渗透破坏而危及大坝安全，对大坝坝脚处新建贴坡式排水体，贴坡排水体顶高程41.5m，顶宽1.9m，外坡1:3，排水体下设0.4m厚二级反滤层。

为避免雨水漫流冲刷坝坡，在下游坝坡面上设置纵、横排水沟，纵向排水沟设置于坝顶下游侧、马道内侧、贴坡排水内侧及下游坡脚处，断面尺寸0.3m×0.3m，横向排水沟垂直坝轴线方向布置于下游坝面，坝面设置三条横向排水沟，大坝下游坡面与两岸交线处各设一条横向排水沟，排水沟断面尺寸为0.3m×0.3m，纵、横排水沟相互连通成为整体。

对大坝坝体及坝基覆盖层采用混凝土防渗墙进行防渗处理，墙底伸入强风化基岩0.5m；坝基及坝肩具中等透水性岩体采用帷幕灌浆进行防渗处理，灌浆帷幕与大坝混凝土防渗墙连成完整的防渗体系。

防渗墙顶高程47.83m，墙底伸入强风化状千枚岩深0.5m。

左坝肩原坝内涵管挖除易址重建，新建涵管向左坝肩移12m。

因此，左坝肩原涵管以左坝体在涵管施工时基本挖除，左坝肩坝体按均质土坝设计，混凝土防渗墙插入新建左坝肩坝体10m处；右坝肩混凝土防渗墙同一副坝混凝土防渗墙相接。

在大坝坝基及左肩设一排帷幕灌浆进行防渗处理，灌浆帷幕底高程深入相对不透水层（透水率q≤10lu）深度不小于2m。

3.2一副坝加固设计
一副坝设计坝顶高程48.9m，坝顶结构同主坝，坝顶总长467m。

上、下游坝坡采用1:3，坝顶宽6.0m，最大坝高6.0m。

在坝轴线上游设截水槽，截水槽基础位于强风化的基岩顶面以下1.0m，截水槽底宽采用2.0m，边坡1:1.5。

一副坝上游护坡采用厚10cm，边长30cm的正六边形混凝土预制
块护坡，下设10cm砂卵石混合料垫层，高程40m以下设抛石固脚,下游护坡采用草皮护坡。

坝脚设置贴坡排水体，排水体顶高程
40.0m，下游边坡1:3，干砌块石厚0.4m，下设40cm厚二级反滤层。

为避免雨水漫流冲刷坝坡，在下游坝坡面上设置纵、横排水沟，纵向排水沟设置于坝顶下游侧、马道内侧及坝脚排水体内侧，断面尺寸0.3m×0.3m，横向排水沟垂直坝轴线方向布置于下游坝面，坝面设置二条横向排水沟，一副坝下游坡面与左岸交线处设一条横向排水沟，排水沟断面尺寸为0.3m×0.3m，纵、横排水沟相互连通成为整体。

3.3二副坝加固设计
二副坝设计坝顶高程48.9m，坝顶结构同主坝，坝顶总长335m。

结合坝顶结构设计施工，上游坝坡回填至1:3.0，下游坝坡按美化整治要求马道以上为1:2.5，马道以下为1:3.0。

二副坝上游护坡采用厚10cm，边长30cm的正六边形混凝土预制块护坡，下设10cm砂卵石混合料垫层，坝脚41.0m以下设抛石固脚。

下游护坡采用草皮护坡。

为使坝脚渗流稳定，坝脚设置贴坡式排水体，排水体顶高程39.0m，下游边坡游1:3，干砌块石厚0.4m，下设50cm厚二级反滤层。

在下游坝坡面上设置纵、横排水沟，纵向排水沟设置于坝顶下游侧及坝脚排水体内侧，断面尺寸0.3m×0.3m，横向排水沟垂直坝轴线方向布置于下游坝面，坝面设置二条横向排水沟，二副坝下游坡面与两岸交线处各设一条横向排水沟，排水沟断面尺寸为0.3m
×0.3m，纵、横排水沟相互连通成为整体。

二副坝防渗墙采用液压抓斗混凝土防渗墙方案，顶高程设计墙顶高程取为47.83m，底高程伸入强风化状千枚岩深0.5m，最大墙深约13.71m。

帷幕灌浆防渗伸入相对不透水层以下2m。

左坝肩坝体挖除后，基础浇筑c15混凝土压浆板，板宽3.0m，板厚0.5m。