小都岭水库病险成因分析及除险加固措施

任福斗，刘美艳

（吉林省通化县水利电力勘测设计队，吉林 通化 134100）

通化县大多数水库建于上世纪70年代以前，限于当时历史条件等诸多因素影响，加上长期运行投入不足，老化失修，水库工程安全问题日益突出。进入21世纪以来，国家逐年加大了对水库除险加固的投入力度。通化县先后17座水库列入了《全省病险水库除险加固规划》和《全国病险水库除险加固专项规划》。通过两项规划的实施，解决了一个中型水库，两个小（一）型水库影响防洪安全的问题，并提高了水库蓄水能力，增强了灌溉、供水、发电和养殖等综合效益。还有14座小（二）型病险水库，已通过安全鉴定审查，正在进行初步设计及除险加固施工，预计2013年末除险加固工程全部竣工。规纳起来有以下几种病险类型、成因及加固处理方法：

1 挡水坝

以通化县小都岭水库查土坝上游护坡沉陷脱落，下游出现不均匀沉陷，坝基渗漏。经稳定计算，此坝不稳定，必须加固处理。上下游护坡的不均匀沉陷是由于大坝严重渗漏，一些小颗料被水带走所致。护坡脱落是因人工砾石护坡的粒径过小，缝与缝间隙过大，砾石块料间隙压实不严密，且没有错缝砌筑，再加上多年来未进行维修，且在风吹日晒及水的冲刷和冰压力作用下造成的。坝基渗漏是由于施工时，基础开挖未达到不透水层，致使坝基有渗水通道。坝体渗漏是由于横断面尺寸过小，渗透水头大，填筑土料不合格，碾压不密实等综合因素造成的。

这次除险加固，坝体防渗是采用上游坡铺设土工防渗膜，防渗膜底部与混凝土枕梁相接，枕梁浇筑在镇脚平台上，防渗膜上部铺设15 cm厚骨料垫层。脱落破损的护坡拆除做镇脚平台，平台上内侧设置矩形0.5 m×0.5 m混凝土枕梁，在防渗膜骨料垫层上铺设15 cm厚C20混凝土，单块长宽为1.5 m×1.0 m，沿水平方向错缝浇筑。为防止坝下游坡细颗料被带走，并且保证大坝稳定，在下游491.17 m以下部位铺设无纺布反滤，加盖3 m厚砂砾料贴坡压脚。为防止坝基渗漏，在原地面491高程以下，即坝轴线0+080—0+150 m部位，沿坝轴线每2 m布设一个帷幕灌浆孔，对坝基进行帷幕灌浆。

2 溢洪道

位于土坝右端（桩号0+271），为开敞式实用堰，由进口引渠段、控制段、陡坡段、尾渠4部分组成。溢洪道净宽8.1 m，堰顶高程494.24 m。非常溢洪道位于溢洪道右侧。溢洪道控制段，堰面凸凹不平，引渠底掏刷严重，高低不平，两侧边墙破损，部分渠段有坍方淤积，束窄断面，尾渠严重回淘，不能通畅泄流，危及大坝安全。

由于建设期资金短缺致使原建筑物结构不完整，引渠、控制段、消能、尾渠均未完善。加上长期运行投入不足，老化失修，造成破损及坍方情况。由于水库建于20世纪70年代以前，当时没有正规的设计，采取的洪水标准不切合实际，此次加固全国采取了统一的设计及校核标准，使除险加固更规范化。根据库容、水头等相关资料查得小都岭水库为10年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核。针对溢洪道存在的种种问题，原位拆除重建。

设计溢洪道仍在原位重建，位于大坝右端桩号0+271处，全长57.9 m，开敞式，堰型为实用堰，由引渠、控制段、陡坡段、尾渠四部分组成.溢洪道控制堰宽仍为8.1 m，堰顶高程494.24 m。非常溢洪道位于溢洪道右侧。

2.1 控制段 引渠段设计

这次除险加固设计，修建堰顶控制段6 m，由宽11.2 m渐变到8.1 m,浇筑40 cm厚混凝土（并配温度钢筋），下铺10 cm素混凝土垫层。清除堰前引渠段土方，基础砌筑厚25 cm浆砌毛石，高程与堰顶相同；控制段左岸边墙桩号0+000—0－006 m，右岸边墙0+000—0－008 m，总长14 m，墙体采用重力式混凝土结构形式，墙身高2.66 m，基础埋深1.5 m。

引渠段总长19.6 m、进口宽由19.2 m渐变到11.2 m，保证进口不被洪水冲刷。引渠段左岸边墙桩号0－006—0－040 m，总长34 m，墙体采用重力式混凝土结构形式，墙身高2.66－1.0 m，基础埋深1.5 m。堰体段混凝土完好，不需修建。边墙排水管设在边墙1/3处，间距2 m。

2.2 溢洪道消能段及尾渠设计

消力池两侧现有45.9 m浆砌石挡墙墙身断裂，局部已倒塌，需拆除重建 ,新建挡土墙均采用混凝土重力式结构形式（因该部位长期浸泡在水中），墙顶宽 0.3 m，迎水坡直立、背水坡 1∶0.45，基础埋深1.5 m，边墙设排水孔、间距2 m、墙后回填透水料。混凝土边墙桩号0+000—0+021.5,右侧边墙桩号0+000—0+021.5，两侧总长43 m。

消力池底板设钢筋混凝土护底，混凝土底板厚0.4 m，下设0.10 m厚素混凝土垫层，下铺0.2 m碎石垫层及无纺布，消力池长18.9 m，宽8.1 m。

海漫段长11 m，采用干砌石护底、护坡形式，边坡坡比1∶1.5，砌石厚0.25 m，下设0.2 m碎石垫层及无纺布400 g/m2。海漫尾部设倒梯形防冲槽，深 1 m，边坡 1∶0.7。

3 输水洞

输水洞位于土坝左侧桩号为（0+058.6）。输水洞距下游出口10 m处有断缝，裂缝达10 cm，形成不均匀沉陷错位。洞内混凝土剥蚀严重，洞与坝体有严重的接触渗漏问题。年久失修启闭设备无法正常运行，闸门锈蚀严重关闭不严，局部漏水严重。水塔表面混凝土结构老化剥蚀严重，有明显碳化现象,钢筋裸露。输水洞断裂是由于输水洞基础出现不均匀沉降造成的，即部分基础坐落在不同的地质层上，产生不均匀沉降。混凝土老化剥蚀是由于自身配比不合理，或抗冻指标达不到造成的。洞与坝体之间严重的接触渗漏问题是由于施工时回填土未充分压实及设计时缺少截水环所致。由于缺少日常维护资金，金属结构不能定期维护，所以造成启闭设备无法正常运行，闸门锈蚀严重关闭不严，局部漏水严重。

针对输水洞存在的种种问题，原位拆除重建。设计输水洞仍在原位重建，右端（0+058.6）。全长52.6 m，由进口段、洞身段、竖井段、出口段、海漫段组成。

进口段为钢筋混凝土矩型结构，总长5.0 m，底宽由3.33 m渐变到1.2 m，底高程为489.34 m；底板厚0.40 m、下设0.10 m厚素混凝土垫层。

洞身段。长25.5 m，洞孔尺寸为1.2 m×0.8 m，底厚0.35 m，两边墙和顶板厚均为0.35 m，底板下设0.10 m厚素混凝土垫层。

竖井段。竖井段由闸室、竖井、启闭室及工作桥部分组成。竖井段长4.1 m，闸室内检修、工作闸门为1.2 m×1.2 m的钢闸门各一扇，采用LQ-10 t的手电两用螺杆启闭机2台和支撑环2个；竖井平面尺寸为4.4 m×4.1 m（长×宽），启闭室为砖混结构，启闭室建筑面积为24 m2。闸室段为钢筋混凝土结构，底板厚0.9 m。工作桥长3.06 m，桥面宽2.0 m。

出口段全长18 m，出口段长4 m，底宽1.2 m；扩散段长4 m，底宽由1.2 m渐变到3.0 m，底板厚0.4 m、下设0.1厚素混凝土垫层；消能段长10 m，底宽3 m，底板厚0.4 m、下设0.1厚素混凝土垫层，0.15 m厚碎石垫层及无纺布（400 g/m2），并设有底坎，底坎高程489.06 m。

出口海漫段长20 m，采用干砌石护底、护坡的形式，干砌石护底0.25 m，下设0.2 cm碎石垫层及无纺布（400 g/m2）。

总之，病险水库除险加固是一项十分艰巨的任务，只有科学论证，查明病险水库产生的真正原因，应用切实可行的经济实用的工程措施，才能真正达到除险加固的目的，最大限度地发挥水库综合效益，造福于民。