王家嘴水库主坝整治设计

程 媛

( 重庆工贸职业技术学院，重庆408000)

1 工程概况

王家嘴水库位于重庆市涪陵区堡子镇青龙村，坝址所在河流系长江一级支流梨香溪支流。工程于1958年9月动工修建，1974年3月基本完工。

该工程是一座以农业灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小( 一) 型水库。设计总库容113. 09 万m3，兴利库容68.5 万m3。设计灌溉面积0.033 万hm2。

大坝坝型为均质土坝，以黏性土填筑而成。现有主坝最大坝高18.8 m，坝顶高程700.40 m，坝顶长93.70 m，顶宽5.0 m，底宽74.70 m。上游边坡系数从坝顶至坝脚分别为1∶1.73、1∶1.50。下游边坡系数从坝顶至坝脚分别为1∶2.16、1∶2.06。变坡处以马道相连接，马道宽度为3.40 m，反滤体高5. 61 m，外 坡 为1 ∶1. 11。副 坝 高6. 7 m，坝 顶 高 程700.40 m，坝顶长70 m，顶宽0.6 m，底宽18.80 m。上游边坡系数为1∶1.6，下游边坡系数1∶1.3。

根据大坝安全鉴定结论，主坝存在如下病害:

主坝迎水面风浪淘蚀严重;大坝右坝肩出现绕坝渗漏;背水面第一道马道处曾发生滑坡，滑坡体长30 m、深8 m;反滤体顶部与第一马道之间有一块面积约35 m2的散漏区;受白蚁危害。

2 主坝整治设计

2.1 坝顶高程的确定

按《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》要求，坝顶超高( 指坝顶高于正常运用或非常运用情况时静水位的高度) 按下式确定:

式中:y 为坝顶在静水位以上的超高，m; R 为风浪( 最大) 爬高，m，由计算确定;A 为安全加高，m，按规范要求确定正常运用情况取A=0.5 m，非常运用情况取A=0.3 m。

风浪爬高R 采用以下经验公式计算:

式中:k 为坝坡的粗糙系数，取k=0.75( 混凝土预制块护坡) ;2hf为波浪高度，m;m 为坝坡坡率。

波浪高度(2hf) 根据官厅水库公式确定:

式中:V 为计算风速，m/s，按《设计导则》要求: 正常运用条件下采用最大平均风速的1.5 倍计算，非常运用条件下采用最大平均风速;D 为有效吹程，km，由实测计算确定。

经计算，波浪爬高为:

设计情况:R=0.43( m) ;校核情况:R=0.26( m)

坝前静水位壅高e 按以下经验公式计算:

式中:H 为坝前水深，m;β 为风向与坝轴线的法线方向所成的夹角。

坝顶超高复核计算结果见表1。

表1 坝顶超高计算成果表

上述计算结果说明，根据拟定溢洪道复核坝顶高程，在设计洪水情况下，坝顶高程应达到699. 411 m( 698. 331 m +1.08 m) 才能满足规范要求。在校核洪水情况下，坝顶高程应达到699.293 m( 698.665 m +0.628 m) 才能满足规范要求。现坝顶高程为700.40 m，满足规范要求和水规［1989］21号规定要求。工程设计取坝顶高程为699.50 m，也满足规范要求和水规［1989］21 号规定要求。

2.2 主坝整形设计

本次设计将坝顶从700.40 m 降低0.9 m，降低后坝顶高程为699.50 m，根据前面水文水利计算，坝顶高程满足校核洪水要求。原坝轴线向下游方向平移2.44 m，对前后坝坡进行整形加固，使其达到规范边坡; 内边坡设计为1 ∶2. 0、1∶2.5、1∶3.0，分别在高程694. 50 m 和688. 50 m 处设置1.50 m宽的马道; 外边 坡设计为1 ∶2. 0、1 ∶2. 25，在高程694.50 m 处设置3.0 m 宽的马道，内侧设置0.30 m×0.30 m的排水沟。坝顶宽设计为4.00 m，中部采用泥结石进行硬化处理，厚0.20 m，内、外边缘采用0.30 m×0.60 m 的M10 浆砌条石镶边。大坝填筑采用黏性土料，填筑标准: 设计干容重1.65 t/m3，含水率控制在19% ～23%内，压实度＞90%。见图1。

2.3 主坝防渗整治

图1 主坝横断面图

1) 防渗铺盖范围的确定。由于本工程大坝为均质土坝，为确保良好的防渗效果，拟将整个大坝内坡铺设防渗土工膜，铺设面积为3 630 m2。

2) 防渗材料的选用。采用二布一膜( 200/0.5/200) 的复合土工膜，这种土工膜具有抗渗力强、抗裂强度高、柔性好、粘结力大、防刺破性能好、耐老化等优点。

3) 土工膜防渗与周边固埋。土工膜防渗的周边处理: 要求与不透水层基础联结紧密，在大坝两端岸坡与坡面接触带和坝脚开挖固埋沟，两端岸坡与坡面接触带固埋沟宽0.6 m，深0.6 m，并采用C10 埋石混凝土固埋入土工膜。坝脚设置一道C10 埋石混凝土防滑墙，底宽1. 2 m，顶宽0. 9 m，高1.5 m，并固埋土工膜。

2.4 主坝护坡

为了保护土坝坝坡不受风浪淘蚀和雨水冲刷，在上游坝坡设置混凝土预制板护坡。混凝土预制块形状采用正六边形，边长0.3 m，中心预留直径为0.04 m 的通孔。

护坡结构是在坝上铺设二布一膜复合土工膜，然后铺垫层，垫层由30 cm 厚黏土层和10 cm 厚碎石层组成，其上再铺C20 混凝土预制板，厚8 cm。砌筑时自下而上地进行，务使预制板铺砌紧密，防止松动。

2.5 设置纵、横向排水沟

在后坝坡两端与岸坡结合处设置横向排水沟，在后坝坡马道( 高程为694.50 m) 及反滤体顶部( 高程为688.50 m) 内侧设置纵向排水沟。排水沟内空尺寸为0.3 m ×0.3 m，采用C20 混凝土浇筑，侧墙厚0.20 m，底部厚0.10 m。

2.6 设置贴坡排水体

在高程688.50 m 处设一贴坡排水体，排水体高6.90 m，顶宽3.0 m，外坡比1∶1.50。反滤层由中粗砂10 cm、碎石20 cm组成，外坡表面采用干砌条石砌筑。

2.7 设置人行梯步

为便于管理，在内、外坝坡面设置人行梯步。人行梯步采用M10 浆砌条石砌筑，梯步宽2.0 m，其中两边的梯带宽均为0.2 m，两梯步间高差采用0.2 m。踏步宽40 ～60 cm。

3 白蚁防治

王家嘴水库白蚁危害源于周边环境的影响，逐年积累成为危及大坝安全的一大因素。为了确保该水库的安全运行，消除白蚁隐患，在吸取其它工程防治白蚁经验的基础上，针对王家嘴水库具体情况，在大坝整形的同时，采取了以下工程措施防治白蚁。

3.1 开沟截路取巢

在大坝的迎水面正常蓄水位( 高程697.40 m) 以上和下游坝面上，根据白蚁活动迹象的规律，沿坝轴线方向各开一条1.5 m×1.5 m( 宽×深) 的顺沟，在土坝两端与山丘连接处，自迎水坡的正常水位到背水坡的浸润线各开一条1.5 m×1.5 m的横沟，横沟顺沟相接。通过开沟来截断坝体上的蚁道，分析判断选出主蚁道，追挖白蚁主巢，取出巢体，填实巢穴。

3.2 土坝表层土壤消毒

为了灭杀坝上白蚁幼龄巢和预防白蚁有翅虫分飞落坝危害，应选用白蚁预防药剂，对土坝表层消毒，处理范围在背水坡所开顺沟至迎水坡所开沟顺处的土坝表面，同时需打孔，孔距1 m，呈梅花型，深0.3 ～0.5 m，对每孔作灌液处理直至饱和。

3.3 设置毒土隔墙

对所开的顺坝沟和坝两端接山丘处开的横沟，在回填时应进行分层毒土。每回填10 cm 喷一次预防药剂，直到回填完毕。形成6 ～7 条毒土隔墙，以堵断穿坝蚁道的形成。

3.4 投放毒饵诱杀包

对该土坝两端林地、山丘，投入白蚁诱杀包以达到诱杀山丘白蚁，以免山丘白蚁对土坝产生蔓延危害。

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