北甘泉水库枢纽工程除险加固综述

田晓卿

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

北甘泉水库枢纽工程除险加固综述

田晓卿

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

介绍了平顺县北甘泉水库工程现状，针对水库运行存在的主要问题，提出对水库大坝、溢洪道、输水洞和交通桥进行加固改造，改造完成后，有效消除了水库的安全隐患，改善了原库区附近的交通环境，并使水库更好地服务于农业灌溉生产，可为类似工程提供参考。

除险加固；大坝；小型水库

1 概况

北甘泉水库位于平顺县苗庄镇北甘泉村西南，东距平顺县城20km，处于平顺、壶关两县交界处的海河流域浊漳河支流南大河上。多年平均降水量585.4mm，多年平均输砂量4.65万t，是一座以防洪为主，兼顾农业灌溉的小（一）型水库。

北甘泉水库始建于1958年5月，1959年8月竣工。枢纽工程由大坝、溢洪道、输水洞等建筑物组成。水库大坝为碾压式均质土坝，现状坝顶高程951.40m，河床高程920.90m，坝高30.50m，坝顶长130m，坝顶宽5.4m，坝顶未设防浪墙，大坝上游坝坡1∶2.5，为干砌石护坡，下游坝坡1∶2.5，为草皮护坡，坝基无防渗工程；原溢洪道位于库区左侧，溢洪道进出口为开挖土槽，控制段为浆砌石涵洞，无控制，涵洞进口底高程为944.50m，洞长19.5m，宽4m，高4.75m，设计最大泄量87m3/s；输水洞位于大坝左岸，进口底高程925.5m，进口段为浆砌石卧管，库区淤积面以上现有台阶式放水口20个，平面长度26.6m，垂直高度9.3m，宽1.6m，孔径0.3m，洞身段为浆砌石城门洞型涵洞，洞长 122.55m，断面尺寸（宽×高）0.5m×1.05m，输水流量0.19m3/s。

2 存在问题

大坝自建成运行以来，进行过两次除险加固，第一次为1962年冬季，在库区左侧开设了溢洪道；第二次为1975年8月—1976年5月，对大坝进行了加高培厚，加高厚度1m。

2010年11月进行了北甘泉水库安全鉴定，复核了大坝防洪标准，计算分析了大坝的渗透稳定及坝坡稳定，并对水库其他问题进行了分析与评价，经专家评审鉴定，大坝定为三类坝。

水库目前存在的主要问题有：水库不满足规范要求的300年一遇校核洪水标准；下游坝坡不满足稳定安全系数要求；大坝上游干砌石护坡损毁严重；无排水设施；无防浪墙；原溢洪道进出口坍塌淤积严重，控制段涵洞过水能力不足，严重影响泄洪；输水洞进出口淤积；大坝无安全监测设施。

3 枢纽工程布置及除险加固设计

3.1 大坝加固设计

大坝原设计为均质碾压土坝，坝高30.5m，坝顶长130m，坝顶宽5.4m，坝顶高程951.40m。经复核，大坝坝顶高程高于最高库水位951.35m，因此大坝不需要加高，但下游坝坡不满足稳定要求，需培厚并将原设计边坡调整为1∶2.75和1∶3.0，高程938.0m处设置2.5m宽的马道，下游坝坡清除杂草并开挖成台阶然后填筑土料，高程928.00m以下设贴坡排水。

大坝培厚后坝顶宽不变，坝顶采用砂石路面，厚15cm，路面横坡2%，坡向下游侧，以排除坝顶面积水。坝顶上游侧设M7.5浆砌石防浪墙，墙顶高出坝顶0.9m，墙顶厚0.5m，顶高程952.30m。防浪墙基础采用扩大基础，基底宽1.34m，伸入坝体1.6m。防浪墙每隔10m设一道伸缩缝，缝宽2cm，缝内充填高密度聚乙烯闭孔板。坝顶下游侧设M7.5浆砌石排水沟。

大坝原设计上游坝坡为干砌片石护坡，厚0.3m，护坡下部为0.25m厚砂砾料垫层。现护坡破损严重，垫层被淘刷。设计将干砌石护坡及其垫层拆除，重新铺设30cm厚的干砌石，下设30cm厚的砂砾石垫层，要求级配连续。护坡块石料选用有较强抗冰冻能力和较高抗风化能力的石料，厚度30cm。

大坝表面变形观测包括坝面沉降观测和坝面水平观测。横断面共设3个，桩号分别为0+024，0+070，0+110。观测纵断面共设3个，分别在上游坝坡正常蓄水位以上947.0m高程，坝顶下游侧944.0m高程，下游坡935.0m马道外侧分设1个。大坝两岸每排测点的延长线各布置一个工作基点和一个校核基点，共设测点12个，这些测点兼作水平位移和沉降观测测点。

3.2 原溢洪道加固设计

原溢洪道泄洪涵洞原设计为无压涵洞，但经常有压运行，本次将涵洞内衬30cm厚钢筋混凝土改造为有压过水涵洞，同时对涵洞底清淤，进出口坍塌部分清除，陡岸坡按1∶0.75进行削坡处理。

溢洪道由引渠段、控制段、泄槽段、消力池及海漫段组成。

溢洪道除海漫段采用铅丝笼石外，其余各段均选用浆砌石结构，并在控制段、泄槽段和消力池段的迎水面衬砌0.2m厚的C30混凝土进行防护。引渠段长24m，采用0.5m厚浆砌石护底护坡。

控制段长43.3m，平底，矩形断面，底宽10.0m，边墙为重力式，高度4.4m，墙顶与坝面齐平，顶宽0.3m，墙背坡1∶0.5；底板与边墙分离，混凝土衬砌厚度0.2m。

泄槽总长107.51m，陡槽坡度1∶4.0，矩形断面，底宽10.0m，边墙为重力式，高度3.0～4.4m，墙背坡1：0.5。墙顶与坝面齐平，宽0.3m，底板厚0.5m，下设碎石垫层厚0.2m。边墙及底板衬砌混凝土厚0.2m。

消力池长47.20m，平底，底高程920.3m，矩形断面，底宽10.0m，池深2.5m，边墙与底板分离，边墙为重力式挡土墙，墙高4.5～7.5m，墙顶宽0.3m，迎水面为直墙，墙背坡1∶0.5。消力池底板上游长23m段厚1.6m，下游长23m段厚0.6m。边墙及底板衬砌混凝土厚0.2m。

为消除消力池段尾部剩余能量，在消力池以下设20.0m长海漫段，采用铅丝石笼对河床底部进行防护。

为排除溢洪道底板下渗水和该段坝体下游渗水，在消力池底部设排水孔，呈梅花形布置，孔距、排距均为3m。溢洪道底板顺水流方向共设2道纵缝，垂直水流方向每10m设一道横缝，纵、横缝内均设橡胶止水，缝内填充聚乙烯闭孔板。泄槽段纵、横缝下设直径100mm排水花管，外包无纺布。

3.3 输水洞加固设计

输水洞进口卧管下部淤积，上部基本完好，仅盖板损坏丢失；洞身段结构完好、出口段淤积。加固设计对输水洞进出口及洞身段清淤，更换卧管盖板，并配备手摇卷扬机，人工辅助启闭盖板。出口延长浆砌石涵洞至坝下游坡脚外，后接输水渠道。

3.4 交通桥设计

交通桥位于溢洪道控制段，以联通原左岸上坝公路，交通桥采用预应力空心板桥，桥面为厚50cm的C30预应力混凝土板，上设15cm厚混凝土铺装层。交通桥为单跨，跨度10m，两侧设C25混凝土桥台。

4 结语

通过对北甘泉水库大坝、溢洪道、输水洞及交通桥的加固改造，消除了水库原来的安全隐患，改善了原库区附近的交通状况，为当地的农业灌溉做出了重要的贡献。

TV697.3

C

1004-7042（2011）09-0051-02

田晓卿（1980-），男，2003年毕业于太原理工大学水利水电工程专业，工程师。

2011-07-17；

2011-08-22