章庄水库除险加固设计方案比选

聂玉玲

（高平市水利局，山西 高平 048400）

1 概况

章庄水库位于高平市原村乡章庄村附近，是黄河流域沁河水系丹河支流许河的原村河上的一座以防洪为主，兼顾养殖的小（二）型水库。总库容56万m3，原设计兴利库容21万m3，调洪库容30万m3，死库容5万m3；原设计汛限水位932.50m，设计标准为30年一遇，设计洪水位935.10m，校核标准100年一遇。根据2007年实测资料，水库已淤积23.5万m3。

水库枢纽工程由大坝、溢洪道、卧涵输水洞等建筑物组成，大坝、溢洪道为5级建筑物。水库左岸紧邻陵沁公路，交通便利。

章庄水库于1958年10月开工，1960年3月竣工。建库时受历史条件限制，资料短缺、资金不足，且未采取质量控制措施，致使工程质量较差，遗留问题较多。为提高水库的防洪标准和大坝的安全性，对水库陆续进行过局部维修，但遗留问题未能彻底解决，50余年来一直带病运行，水库效益不能正常发挥。

水库大坝为碾压式均质土坝，最大坝高17m，坝顶高程在936.35～937.31m之间，坝顶长度120m，坝顶宽度2.65～3.00m；坝顶无防浪墙；大坝上游边坡1∶2.5，下游边坡 1∶1.5，迎水坡为干砌石护坡。修建陵沁公路时，弃渣堆至下游坝坡，形成16～21.7m宽的平台，平台顶高程在934.22～934.88m之间，自然坡比1∶1.52～1∶1.95，存在滑坡隐患。

溢洪道位于大坝左岸，为开敞式宽顶堰，堰顶高程932.50m，总长170m，泄槽断面型式为梯型，底宽3.0m，顶宽5.0m，深2m，纵坡 0.015，采用 M7.5浆砌石护砌。消能采用陡坡跌水，净宽3m，无衬砌。

卧管输水洞位于大坝右岸，输水洞尺寸0.6m×0.9m。卧管为浆砌石结构，共11阶11孔，孔口直径0.3m，最大泄量0.3m3/s，因年久失修，不能正常使用。

2 存在问题

一是工程防洪标准低，达不到部颁标准。二是坝顶无防浪墙，坝顶高低不平。下游坝坡堆有弃渣，且坡比较陡，存在滑坡隐患。三是溢洪道进口约100m范围内，紧邻陵沁公路，库岸无防护设施，且公路路面高程低于水库校核标准洪水位，直接影响公路路基安全。四是溢洪道出口无消能设施，泄水冲刷坝脚，威胁大坝安全。五是卧涵输水洞年久失修，不能正常使用。六是缺乏必要的大坝监测设施。

3 加固方案

3.1 大坝加固工程

此次除险加固大坝坝轴线向下游偏移2.856m，坝顶宽由3m加宽至5m，坝顶长140m。改建后大坝坝顶高程为937.15m，坝顶上游侧设防浪墙，防浪墙顶高程937.65m，宽0.5m，为M7.5浆砌料石结构。坝顶下游侧设路缘石，宽0.4m，高0.5m，露出路面0.1m，为M7.5浆砌块石结构。上游坝坡1∶2.5，采用反滤层加干砌块石护坡，反滤层厚0.3m，干砌块石厚0.3m，维持现状。下游坝体坝坡1∶1.5，存在滑坡隐患。此次对其削坡至1∶2.5，上覆50cm厚的虚土和草皮护坡，并在坝坡增设纵横向30cm×40cm的M7.5浆砌石排水沟。

坝顶路面采用C15混凝土路面，厚20cm，下铺20cm厚的碎石垫层。路面坡度2%，倾向下游。

3.2 溢洪道加固工程

3.2.1 溢洪道设计泄量

根据调洪演算，20年一遇设计洪水情况下，溢洪道最大泄量28.41m3/s，相应设计洪水位935.20m；200年一遇校核洪水情况下，溢洪道最大泄量57.92m3/s，相应校核洪水位936.85m。

3.2.2 工程布置

引渠段（桩号 0＋000—0＋010）为溢洪道引渠段，底板为30cm厚的C20钢筋混凝土；侧墙为重力式挡土墙型式，墙顶高程937.40m，墙高4.90m，墙顶宽0.5m，底宽 2.76m，背坡 1∶0.4，采用 M7.5 浆砌石结构；抗滑稳定安全系数最小值为1.21，大于规定值1.05，满足抗滑稳定要求。

控制段（桩号 0＋010—0＋015）溢流堰为开敞式宽顶堰型式，堰顶高程932.50m，堰长5m，净宽4m。堰底板厚0.5m，采用C20钢筋混凝土结构；侧墙为重力式挡土墙型式，墙顶高程937.40m，墙高4.90m，墙顶宽0.5m，底宽2.76m，背坡1∶0.4，采用M7.5浆砌石结构；抗滑稳定安全系数最小值为1.21，大于规定值1.05，满足抗滑稳定要求。

泄槽段桩号0+015—0+185。其中，桩号0+015—0+105段为直线段，该段横断面为矩形，底坡1.3%。底板为0.3m厚的C20钢筋混凝土，下铺设30cm厚的碎石，纵横向并设排水管。边墙为M7.5浆砌石重力式挡土墙型式，墙高4.90～3.08m，墙顶宽0.5m，底宽2.76～1.83m，背坡 1∶0.4。

桩号0+105—0＋135为水平转弯段，转角62°，中心线转弯半径27.8m。该段横断面为矩形，底坡1.3%，底板为0.3m厚的C20钢筋混凝土，下铺设30cm厚的碎石；边墙为M7.5浆砌石重力式挡土墙型式。墙高3.08m，墙顶宽 0.5m，底宽 2.03m，背坡 1∶0.4，抗滑稳定安全系数最小值为1.18，大于规定值1.05，满足抗滑稳定要求。

桩号0+135—0＋185为陡槽段，该段横断面为矩形，底板为0.3m厚的C20钢筋混凝土，下铺设30cm厚的碎石；边墙为M7.5浆砌石重力式挡土墙型式。墙高 3.08～6.30m，墙顶宽 0.5m，底宽 2.03～3.32m，背坡1∶0.4，抗滑稳定安全系数最小值为1.18，大于规定值1.05，满足抗滑稳定要求。

消能段（桩号0+185—0+205）采用20年一遇设计标准，消力池长20m，坎高1.0m，消力池底板始端厚度0.6m，末端厚度1.2m。

溢洪道泄槽底板每隔10m设1道横缝。泄槽边墙分缝和底板横缝一致。泄槽底板下设30cm厚的碎石排水和纵横向无砂混凝土排水管，将水排至下游。

3．3 放水洞

卧管输水洞位于大坝右岸，卧管为浆砌石结构，由于年久失修，不能正常使用。此次对其维修改造，型式不变。

3.4 大坝安全监测

此次除险加固工程对大坝增加了观测设计，增设大坝变形观测、大坝浸润线观测、大坝渗流量观测等。

大坝变形观测：包括大坝垂直位移观测和水平位移观测。大坝变形观测垂直坝轴线在桩号0＋030，0＋060和0＋090处布置3排测点，平行坝轴线在坝顶上下游侧布置2排测点，共9个。在左右岸布置工作基点和校核基点，共6个。

大坝坝基渗水压力观测：垂直坝轴线在桩号0＋045和0＋075处布置2排测压管，平行坝轴线在坝顶上下游侧布置3排测压管，共6个。

大坝浸润线观测：垂直坝轴线在桩号0＋050，0＋065和0＋100处布置3排测压管，分别在坝顶上游侧、下游侧、下游坡各布置1个测压管，共9个。

大坝渗流量观测：在坝后设纵向排水沟，将大坝渗水排向下游。

4 结语

章庄水库除险加固工程共完成投资223.0532万元，土石方开挖 5169.09m3，土方回填 2292.07m3，混凝土 581.4m3，钢筋制安 13.91t，浆砌石 2928.46m3，坝坡削坡6657.98m3，下游草皮护坡3520m2。工程竣工后，取得了明显的防洪效益和经济效益，大大提高了水库蓄水能力，为水产养殖奠定了基础。同时增加了水库的调洪库容，达到了20年设计、200年校核的防洪标准，有效保护了6.5km省道和下游原村乡政府、原村乡中学及8个村庄1.2万人生命财产及耕地的安全。