汤河水库土坝存在的问题及除险加固对策

潘 辉

（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳 110006）

汤河水库土坝存在的问题及除险加固对策

潘 辉

（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳 110006）

汤河水库于1958年开始修建，经历了兴建期、续建期、保坝加固期及75年的地震破坏，至今已运行半个多世纪，水库多处出现险情，存在安全隐患，被定为三类病险水库。本文主要从汤河水库主坝存在的问题等方面进行分析，确定了除险加固的处理对策。

除险加固；三类病险水库；粘土斜墙砂壳坝

1 工程概况

汤河水库位于太子河一大支流汤河干流上，是一座以防洪、工业和城市生活供水为主，兼顾灌溉、发电、养鱼等综合利用的国家大（2）型水利枢纽工程。坝址位于辽宁省辽阳市弓长岭区境内，距辽阳市39km。

原设计水库为多年调节，主要建筑物按100年一遇洪水设计，设计洪水位 111.46m。可能最大洪水校核，校核水位117.86m。

汤河水库现状主要枢纽建筑物由土坝、溢洪道、泄洪洞、水电站、引水建筑物等五部分组成。

土坝坝型为粘土斜墙砂壳坝，上游边坡自上而下为1:2.75、1:3、1:3.25、1:3.25、1:1.5，下游边坡自上而下为1:2.0、1:2.25、1:2.25、1:2.5、1:2.5，坝顶高程118.66m，最大坝高48.5m，坝长455m，坝顶宽6m，防浪墙为钢筋混凝土结构，顶高程119.66m。

2 除险加固必要性

水库工程等别为Ⅱ等，主要建筑物级别均为 2级。其防洪标准按100年一遇洪水设计，10000年一遇洪水校核。

根据水利部大坝安全管理中心《关于汤河水库等三座水库三类坝安全鉴定成果核查意见》：汤河水库大坝上游护坡局部塌陷，粒径偏小；下游护坡薄厚不均、平整度差；坝顶路、防浪墙、路缘石破损；右岸坝端山体岩石松动；大坝安全监测设施等管理设施不完善。

水库大坝安全类别评定为Ⅲ类，属病险水库，建议有关部门应加快水库除险加固前期工作进度，尽早安排立项，消除病险。

同时为了配合辽阳市弓长岭区汤河镇为中心的汤河形成建设，改观工程面貌，应对汤河水库大坝进行除险加固设计。

3 工程存在的其他主要问题

为了便于水库的供水、防汛及安全管理需要，如下问题也亟待解决。

大坝左岸西上坝路是泄洪洞进口出现险情时唯一的一条防汛抢险公路。大坝左端山体位于泄洪洞进口闸室东侧，端头部位向南侧严重突出，致使西上坝路在此处有一急转弯，转弯角度约45°，不利于驾驶人瞭望，影响行车安全。另外，作为坝体迎水坡、泄洪洞进口出现险情时应急抢险的唯一一处抢险车辆回车场、抢险物料堆放地，面积狭小，不满足应急抢险的需要。所以需要进行削坡防护处理。

4 土坝的稳定复核

辽阳地区多年平均气温为 8.6℃，年极端最高气温为37℃（年），年极端最低气温为-35.6℃（年）；多年平均年最大风速为 16.2m/s，吹程为 5000m，多年平均最大积雪深度为33cm，多年平均最大冻土深度为126cm。采用地震基本烈度Ⅶ度设防。

4.1 坝顶高程结构复核及确定

根据水库运用方式，坝顶在静水位以上的超高按下式计算，分别按以下运用情况计算，取其最大值：

设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高；

校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高；

正常蓄水位加正常运用情况的坝顶超高；

地震加正常高水位的坝顶超高。

坝顶高程计算公式：y=R+e+A

式中：y——坝顶超高（m）；

R——最大波浪在坝坡上的爬高（m）；

e——最大风壅水面高度（m）；

A——安全加高（m）。

表1 主坝坝顶高程计算成果表 单位:（m）

大坝现状坝顶高程 118.66及防浪墙顶高程119.66均大于计算高程。规范要求，设有防浪墙时，斜墙顶高程不应低于正常运用的静水位。本次复核设计洪水位 111.46m，土坝粘土斜墙顶高程为117.46m。坝顶高程和防浪墙顶高程满足规范要求。

4.2 其他部位结构复核及确定

以下几项复核计算过程省略，计算结果及结论如下。

表2 大坝坝体边坡稳定计算成果表

表3 土坝渗流稳定计算成果表

表4 防浪墙稳定及应力计算成果表

5 土坝除险加固的对策

依据计算结果和《水工建筑物抗冰冻设计规范》SL221-2006，5.1.9条规定，同时考虑到汤河水库为国家水利风景区，正在申报 AAAA级国家风景区，结合本次除险加固，进一步改善水库的库容库貌，护坡石采用毛料石护坡。

拆除原上游干砌石护坡厚 400mm，新修碎石垫层厚150mm，上游护坡毛料石单块长0.5m，宽0.25m，厚 0.25m。全坝长处理。根据水库实测最低水位，结合土坝结构特点，上游护坡处理至98.5m高程马道，并在端部设齿坎锁定。下游护坡毛料石单块长0.5m，宽0.25m，厚0.15m。

下游护坡改造采取用毛料石砌筑网格，网格为 3排毛料石，宽0.75m，横向间距（结合下游排水沟及台阶踏步）为60m，纵向布置在各级马道位置。在网格框处拆除原下游干砌石护坡，厚度300mm，新修碎石垫层厚150mm，上铺毛料石护坡厚150mm。网格框间翻砌原下游坝坡石料，对凸凹部分进行填挖修补平整。

在下游护坡施工时进行排水沟、台阶改造，排水沟和台阶均采用石材。台阶板厚60mm，台阶宽度1200mm，每条台阶总长144m，共三条。重新砌筑三条横向的排水沟，排水沟平均长110m；沿两侧坝体与山体接触处设两条坝端排水沟，两条沟长300m。在 108.5、98.5、87.5m高程马道布置三条纵向排水沟，排水沟平均长455m。排水沟断面内口尺寸宽300mm，深 200mm，石板厚 60mm。排水沟与台阶采用浆砌方式。

加固后保持原坝体断面尺寸不变。

对土坝上游防浪墙破损的部位进行局部修补，修补方法采用高强砂浆及界面剂处理。全坝长防浪墙上下游面做石材罩面。石材采用大理石板，板厚30mm。用石材压顶，石材断面 800×250×500，总长455m。

坝顶重新铺沥青混凝土路面，路面厚70mm，长455m。更换下游路缘石，断面 300 mm3×500 mm3×500mm3，总长 455m。

左坝头山体采用削坡方案，削坡从116.16m高程开始，平面平均缩进 5m，坡度 1:0.75，岩石开挖 1133m3。需要喷锚处理面积 300m2，混凝土采用C25，厚度100mm。混凝土挡墙平均厚度400mm，高3.5m，宽28m。钢筋混凝土42m3，混凝土采用C20。

大坝右端山体进行加固，对孤立松动岩石进行撬挖，处理方量约 300m3。对岩石比较破碎存在不安全因素的部位进行局部开挖，处理水平位置在坝轴线上下游各约30m范围，高程在地面以上10m～40m，开挖坡 1:0.75～1:0.85，岩石开挖 3900m3。需要锚喷处理面积约3900m2，混凝土采用C25，厚度100mm。进行塑石罩面。

6 结 论

汤河水库经历半个世纪的运行中，肩负着防洪、工业和城市生活供水的艰巨任务，为辽阳地区发挥了重要作用。50多年来受到地震等各种因素的影响，加之水库多年运行遗留问题，除险加固已是重中之重，汤河水库溢洪道、输水洞等病险问题也同期得到解决，本次除险加固工程竣工后，汤河水库必定以崭新的姿态为辽阳地区作出更大的贡献。

TV698.2

B

1008-1305（2013）02-0057-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2013.02.017

潘 辉（1970年-），女，高级工程师。