王家崖水库溢洪道消力池陡坡加固方案的比选

杜晓寒

（陕西省宝鸡峡管理局 陕西 咸阳 712000）

1 溢洪道概况

王家崖水库是宝鸡峡灌区最大的渠库结合工程，在灌区抗旱灌溉和安全防汛中发挥着重要枢纽作用。水库溢洪道位于坝体右岸，由引水渠、闸室段、陡坡、消能段组成。断面为梯形开敞式，全长1535 m，底宽70 m，堰上设有6孔开卧式平板钢闸门。溢洪道按3级建筑物设计。防洪标准为100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核，设计泄流量1236 m3/s，校核泄流量1730 m3/s。2011年9月水库在特大泄洪中发生底板、侧墙破损险情，需要进行应急修复加固处理，以确保溢洪道正常使用和水库安全度汛。

2 消力池水毁情况及原因

2.1 溢洪道水毁情况

2011年9月6 日，溢洪道泄洪流量Q＝280m3/s时溢洪道陡坡段出现险情。经过停水检查，发现溢洪道陡坡段（1∶14）变形缝错位、止水损毁严重，现场可以发现大量变形缝进水现象；第2排第1块板（从左往右）下面被掏空，第2块板翻倒在消力池内，第3、4块板在上变形缝处被抬高30 c m～40 c m。溢洪道左侧墙第2块墙放大脚表面混凝土坡破坏，消力池右侧墙有3块侧墙放大脚破损；消力池底板基本完好，个别板块边角局部表面破裂。

2.2 溢洪道水毁原因分析

（1）由于受地形条件的限制，溢洪道陡坡段上游布置一个较大的弯道，转弯半径R＝100 m，转角θ＝24°。而且从溢洪道陡坡段实际现状看弯道段左右存在高差，右岸明显高于左岸，这样导致泄洪水流呈现三维流态，流态复杂而且将主流导向溢洪道消力池的左侧。

（2）溢洪道所处位置地质情况复杂，根据地质查勘分析，溢洪道从上往下存在一个砂卵石强透水层，加之右侧渠道渗漏导致溢洪道消力池陡坡底板扬压力增大。

（3）溢洪道1∶14陡坡段底板修建时间久远，其变形缝止水老化，在溢洪道泄洪时，大量水流通过原变形缝进入溢洪道混凝土底板下侧的砂砾石强透水层渗透到陡坡混凝土底板下，进一步增大了消力池陡坡底板的扬压力。

表1 溢洪道消力池两种加固方案比较表

（4）2010年水毁后组织修复时，设计布置明暗两套排水系统，并在消力池外布设集水井，用泵进行抽排。但由于各种原因排水设施未能完全实施到位，增大了底板扬压力。

3 消力池陡坡加固设计优化

根据2011年溢洪道消力池陡坡段损毁情况，陕西省水电勘测设计院专家对应急修复加固工程设计采用两种方案进行经济、技术比较，从中择优制定修复加固方案。

3.1 方案一

（1）为了截断原1∶14陡坡段底板水流入消力池陡坡段底板以下，将原1∶14陡坡段所有变形缝内填加低发泡聚乙烯塑料泡沫板，并在迎水面20 m m范围内凿成1∶0.5的V型槽，再用丙乳砂浆进行填缝。

（2）在溢洪道1∶14陡坡段末端桩号305.740 m位置布设一横向D 800高密度聚乙烯排水管，以截断溢洪道1∶14陡坡段混凝土底板下部砂卵石强透水层向消力池的渗水。同时，在距左侧墙8.9 m位置布置一纵向D 600高密度聚乙烯排水管，纵横向排水管联通，以便将1∶14陡坡段渗水排入消力池中。

（3）将消力池陡坡段第2排已损毁或已发生变位的混凝土底板拆除用C 20混凝土进行回填至原设计面，再在原陡坡段底板表面布设厚度0.8 m的C 30钢筋混凝土盖板。盖板上端延伸21 m伸入溢洪道1∶14的陡坡段，下段延伸8.3 m伸入消力池底板。

在浇筑C 30钢筋混凝土盖板之前，将原混凝土表面进行凿毛处理。C 30钢筋混凝土盖板设置7条纵向变形缝，板块宽度8.0 m；在桩号302.640 m处设置1条横向变形缝，纵、横向变形缝内布设紫铜止水。同时在消力池陡坡桩号0+308.640～320.64 m范围内布设间排距4.0 m×2.0 m的φ22砂浆锚杆，锚杆单根长L＝4.5 m，深入下层浆砌石内。

C 30钢筋混凝土盖板与原混凝土之间布置自锁锚杆，单根长L＝1.5 m，新旧混凝土各 0.75 m，间排距4.0 m×2.0 m，梅花形布置。

（4）为了排除陡坡段地下水减少底板下扬压力，在新做C 30混凝土盖板与原混凝土之间纵向布置15根直径D＝200 m m、间距为5 m的无砂混凝土排水管。在每根无砂混凝土排水管下布置孔径D＝100 m m间距为2 m的垂直原混凝土板顶面的P V C排水孔，以便将陡坡段的地下水顺利排出。排水孔中要求用碎石填充。另外，在桩号0+324.640附近布置一条直径D 300 m m的横向无砂混凝土排水管，横向排水管在左右侧墙端头与直径300 m m的竖向镀锌钢管联通，竖向镀锌钢管顶口高程576.0 m，以便当纵向无砂混凝土排水管口被淤泥堵塞后陡坡段底板下地下水仍可通过横向无砂混凝土排水管排出。

（5）原消力池设置的所有排水孔、排水盲沟及集水井按原设计补做到位，并确保其畅通。

（6）原设计及本次新增抽排水设施通过西北水科所专家运用压水模型来验证其安全畅通性。

3.2 方案二

其加固措施第2条是在桩号0+303.640处布置一条砂底卵石帷幕灌浆，以截断溢洪道1∶14陡坡段混凝土底板下部砂卵石强透水层向消力池的渗水，其余措施与方案一相同。

3.3 两种方案对比

对溢洪道陡坡段两种加固方案专家们从投资（直接费）、施工工期两方面作了经济技术分析比较，从中选取更为经济合理的修复加固方案。

从表1看出，方案一投资小于方案二，且方案一施工工期较短，能满足水库工程应急抢险和抗旱防汛要求；方案二在实施过程中砂卵石灌浆施工质量不好保证。且从排水效果看方案二只是把1∶14陡坡段渗水截断汇集到1∶14陡坡末端，不利于该部位的底板稳定，而方案一是将1∶14陡坡段渗水截断并排出，效果居于优势。所以，综合分析方案一优越于方案二，宜用于工程实际修复加固。

4 消力池水毁修复加固工程水工模型试验结论

（1）王家崖水库溢洪道加固工程消力池、护坦、海漫总体布置是合理的。

（2）消力池在常遇、设计、校核洪水位运行工况下均呈现淹没水跃流态，池长、池深满足设计要求。

（3）消力池斜坡段（1∶3）无水流脱壁和负压现象，斜坡衔接体形是适宜的。

（4）消力池、护坦压强分布正常，表明消力池的设计体型是合理的。

（5）消力池边墙在校核洪水位时，水深超出边墙1.5 m左右，建议采用消力池边墙修改体型进行局部加高。

（6）海漫后下游河道两岸护坡，在设计、校核洪水位时有局部冲刷带。采用钢筋石笼防护优选方案后，两岸护坡基础得到了较好的保护，建议采用优选防护范围方案。

（7）消力池内设置宽3.5 m，长24 m，坡比1：6的清淤车道，对消力池的流态影响不大。

（8）溢洪道溢流堰、弯道段、泄槽陡坡段上的压强分布在正常范围。

（9）溢洪道泄槽陡坡段底板加厚0.3 m后，泄槽边墙仍需按不加厚前提出的局部加高范围进行加高。

5 结语

宝鸡峡王家崖水库溢洪道水毁工程，经陕西省水电勘测设计研究院专家现场勘测、综合分析计算，择优制定了修复加固方案，并经西北水科所专家利用水流模型验证。方案实施后顺利通过了2012年王家崖水库度汛运用考验，说明该方案制定科学合理，实效明显，可供同类工程借鉴。陕西水利

[1].王家崖水库溢洪道应急修复加固工程设计报告[R]，西安：陕西省水电勘测设计院，2012.1.