陈区水库大坝安全鉴定与加固方案

□梁 勇（山西省晋城市水利发展研究中心）

陈区水库大坝安全鉴定与加固方案

□梁 勇（山西省晋城市水利发展研究中心）

陈区水库属小（1）型病险水库，山西省水利厅核准为三类坝，设计单位据此进行设计工作。本文总结了设计思路与方法。

病险水库；大坝安全鉴定；除险加固

一、概述

陈区水库位于山西省高平市陈区镇王村村北的大东仓河上，属黄河流域沁河水系丹河支流。水库坝址以上控制流域面积16km2。水库原设计总库容295万m3，已淤积库容75万m3。

陈区水库由枢纽和灌区两大部分组成，是一座以防洪为主，兼顾灌溉、养殖的小（1）型水利枢纽工程。枢纽工程由大坝、溢洪道、卧管输水洞三部分建筑物组成。灌区设计灌溉面积466.67hm2，有效灌溉面积133.33hm2。陈区水库的兴建，使大东仓河洪水得到了有效的控制，不仅保护了下游陈区镇及2个行政村的0.17万口人、266.67hm2耕地、高平至陈区公路；同时还缓解了下游水库的洪水压力。水库于1959年10月开工兴建，1960年3月竣工。1975年对大坝进行了加高培厚，对溢洪道进行翻修改造，扩宽至16m。工程虽然建成，但防洪标准低，遗留问题较多，水库一直带病运行。

二、陈区水库现状与大坝安全鉴定

（一）陈区水库现状

陈区水库大坝为碾压式均质土坝，坝长280.0m，现状最大坝高14.5m，坝顶宽3.5～4m，无防浪墙，坝顶高程在950.99～951.55m之间。上游坝坡在1:2.35～1:3之间，下游坝坡在1:1.85～1:3.5之间。大坝上游坝面为干砌石护坡，坍塌严重，下游坝坡无护坡，坝脚无排水设施。水库现状防洪标准仅为5年一遇，防洪不安全。

溢洪道位于大坝左坝肩，现状总长约352m。溢洪道除边墙和消力池衬砌有浆砌石外,其余均未完成衬砌,已衬砌的部分存在风化现象,有些砂浆已经脱落，影响正常泄流。溢洪道进口为无坎宽顶堰型式，无闸门控制，堰顶高程948.80m。泄槽段未开挖衬砌成型，经用曼宁公式计算，其最大过流量仅为68m3/s。溢洪道仅能满足30年设计洪水泄洪量，不满足300年校核洪水泄洪量。

卧管输水洞位于大坝右岸。进口由卧管控制，采用浆砌石砌筑，共19阶，设计泄量1.0m3/s。坝下输水洞总长80m，纵坡i=1%，为无压浆砌石结构，断面为城门洞型，净宽1.5m，高1.5m，顶部为半圆拱。经过多年的运用，输水洞内壁砌石灰缝大多已剥落，存在渗漏现象。

（二）大坝安全鉴定

根据山西省水利厅的安排，晋城市水利勘测设计院于2008年12月完成了《高平市陈区水库大坝安全鉴定评价报告》，2009年2月山西省水利厅以晋水管［2009］148号文《关于对赵庄、陈区两座水库三类坝安全鉴定成果的核查意见》对此进行了核准。核查意见如下：

1.水库防洪标准仅为5年一遇，防洪不安全。

2.坝顶未设防浪墙且坝顶高低不平，大坝坝体单薄，上下游坝坡稳定安全系数不满足规范要求。坝体及坝基未发现渗漏异常现象。下游坝坡未进行护坡，无排水设施。

3.溢洪道未建完，泄洪不安全。

4.输水卧管进口封闭不严，出口坍塌损坏严重不能正常运行，洞内有渗水。

5.无管理房、观测、监测设施和水雨情测报系统。

山西省水利厅同意陈区水库三类坝的鉴定结论。晋城市水利勘测设计院据此进行陈区水库除险加固的设计工作。

三、加固原则

陈区水库枢纽工程由大坝、溢洪道、卧管输水洞组成，总库容306万m3。枢纽大坝为均质土坝，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）中的有关规定，本工程属Ⅳ等水利枢纽工程，枢纽永久性主要建筑物大坝、溢洪道为4级建筑物，其它永久性次要建筑物及临时性建筑物为5级建筑物。土坝设计洪水标准30～50年一遇；校核洪水标准为300～1000年一遇。根据规范选用：陈区水库防洪标准为30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。

合理确定防洪和兴利水位，使水库发挥其综合效益是工程除险加固的主要内容。考虑兴利调节要求，确定汛限水位为948.80m，根据调洪演算，现有溢洪道开挖至设计高程后，泄量可满足泄洪要求，坝顶不需加高。故除险加固原则为大坝不加高，按原设计改造现有溢洪道。

本次除险加固主要建设内容有：

1.大坝护坡整修，增设下游贴坡排水，并增设坝顶防浪墙。

2.溢洪道开挖衬砌改造。

3.卧管输水洞改造加固。

4.增设水库大坝安全监测设施。

5.左右坝肩回填整修。

四、加固方案

（一）大坝加固方案

大坝位于主河槽，总长280m，为碾压式均质土坝。本次设计对大坝进行护坡整修，增设下游贴坡排水，整修后坝顶高程951.50m，最大坝高14.9m，大坝上游坡1:3.0，下游坝坡1:2.7。坝顶宽5.0m，并增设坝顶防浪墙。新加坝体填土设计压实度≮0.96～0.98，干容重需达到1.65g/cm3以上。

大坝上游坡死水位以上至坝顶部分采用300mm厚干砌石护坡，下设300mm厚反滤层。下游坝坡采用草皮护坡。在大坝0+036～0+213段下游坝脚处设贴坡排水，贴坡排水采用干砌石加反滤型式，顶高程为939.10m，顶宽1.50m，高2.5m，干砌石厚500mm，反滤层厚300mm，坡度1:2.7。

由于左右坝肩顶部高程均低于设计坝顶高程，发生洪水时会绕坝冲刷坝体。本次设计将左右坝肩一并整修至951.50m。

（二）溢洪道加固方案

溢洪道位于大坝左岸，溢洪道轴线与大坝轴线夹角为90°。本次设计溢洪道基本沿原先轴线布置，利用原有侧墙加高，并将原有跌水改造成消力池。改建后溢洪道由进口引渠段、开敞式宽顶堰、泄槽、消力池和海漫组成，总长105m，宽度为16m。溢洪道30年设计洪水最大泄量65.04m3/s，300年校核洪水最大泄量112.42m3/s。

（三）卧管输水洞加固方案

卧管输水洞位于大坝右岸。进口由卧管控制，共19阶19孔，孔径0.4m，设计泄量1.0m3/s。卧管进口底板高程为940.90m，相邻台阶高差0.5m。本次设计将卧管砌石盖板改建为钢筋混凝土结构，并对下部过水砌石断面翻修加固，进行勾缝防渗处理。

输水洞总长80m，纵坡i=1%，为无压浆砌石结构，断面为城门洞型，净宽1.5m，墙高1.5m，顶部为半圆拱，输水洞洞身砂浆剥落，有漏水现象，不能正常使用。本次设计对洞底板及侧墙加衬10cm厚的C15混凝土防渗，并对顶拱进行勾缝处理。

（四）综合利用

本次设计修建上坝道路，以利水库管理。经实地测量，上坝道路长度为150m，高程为945.05～951.50m。上坝道路宽度采用5.0m，路面为10cm厚的泥结石路面，路面横向坡度2%，坡向下游，以便排除路面积水。

为防止洪水绕坝冲刷，上坝道路坝顶上游侧设宽50cm、高1.2m的M7.5浆砌石挡墙，从坝顶防浪墙连接至管理站右侧高地，长度为35m。

陈区水库自兴建以来，从未设置任何观测设施，给工程管理带来不便，给工程安全运行带来很大困难。本次设计增设大坝变形观测、浸润线观测、渗流量观测等。

梁 勇（1976-），工程师，从事水利工程设计工作。

2011-07-10