贵州省盘县刘家田水库除险加固工程设计

何 进，王 成

(贵州省盘县水利局，贵州盘县 553537)

贵州省盘县刘家田水库除险加固工程设计

何 进，王 成

(贵州省盘县水利局，贵州盘县 553537)

刘家田水库位于贵州省盘县境内的大嘎河上，水库流域属珠江水系，是一座省属重点小(2)型水库工程;工程任务以农田灌溉为主，兼顾农村饮水安全供水。本文对该水库的安全鉴定、除险加固工程设计等成果进行了介绍。

刘家田水库;安全鉴定;除险加固;设计

1 工程概况

刘家田水库位于贵州省盘县老厂镇境内，水库地处珠江水系楼下河支流大嘎河流域内，水库坝址以上集雨面积1.55km2，地势西北高、东南低，海拔在1763.7～2044m之间。水库死水位1771.8m，死库容3.65万m3，正常蓄水位1780.0m，兴利库容19.55万m3，校核洪水位1781.63m，总库容30.1万 m3，调洪库容6.9万m3。水库设计农田灌溉面积80hm2，同时承担着老厂镇石门村、上砍者村及石门居委会4500人的人畜饮水。灌区和保护区平均海拨高程1620.0m，水库位置居高临下，一旦出险，将影响下游老厂镇石门村及石门居委会2000多人的生命财产安全。除险加固前水库大坝处于带病运行状态，水库采取放空运行措施，不能发挥其应有的经济效益和社会效益。

该工程始建于1958年，当时无设计，水库规模小，质量差，后被洪水冲毁。1978年对该工程进行恢复重建，于1982年完工并验收交付使用。水库大坝为均质土坝，坝顶高程1781.8m，最大坝高18.1m，坝顶长78m，坝顶宽4.5m。工程除险加固后水库枢纽建筑物主要由大坝、河岸溢洪道和输水隧洞组成。水库大坝为均质土坝，最大坝高18.1m，总库容30.1万m3，属Ⅴ等小(2)型水库，主要枢纽建筑物大坝、河岸溢洪道和输水隧洞级别为5级，相应的洪水标准为：设计洪水标准为20年一遇(P=5%)，校核洪水标准为200年一遇(P=0.5%)。

2 水库大坝安全鉴定结论

刘家田水库自1982年建成投入运行，至今近30年，期间未进行安全鉴定，由于受当时经济条件和技术条件所限，其施工质量和技术水平达不到现行规范要求，坝体沉降变形严重，防渗性较差，导致坝体及坝体与坝基接触带渗漏;存在着许多影响水库安全运行的问题。根据水利部《水库大坝安全鉴定办法》、《水库大坝安全评价导则》(SL 258—2000)和《贵州省水库大坝安全管理办法》的规定，2009年3月贵州省盘县水利局组织专家对刘家田水库大坝进行了安全鉴定，鉴定结论如下：

a.经复核，水库总库容30.1万m3，规模为小(2)型水库，工程等别为Ⅴ等，大坝、溢洪道等主要建筑物为5级，防洪标准为20年一遇(P=5%)洪水设计，200年(P=0.5%)一遇洪水校核。

b.坝顶高程不满足洪水要求，工程现有抗洪能力不满足规范要求。

c.溢洪道泄洪能力不足。

d.坝体及坝体与坝基接触带渗漏;水库左坝肩至左岸自然丫口发生绕坝渗漏，在左坝肩下游谷地形成沼泽;放水涵洞渗漏严重。

e.上下游坝面沉降变形严重，坝面不平整，上游坝面局部护坡块石松动、位移;下游坝脚干砌块石贴坡排水体松动、位移。经核算，下游坝坡在正常运用条件下的抗滑稳定不安全。

f.溢洪道浆砌石结构段底板及边墙未作防渗处理，且砂浆强度低，不能满足洪水冲刷要求，气蚀严重，泄洪时洪水沿底板及左侧墙渗漏;土渠泄水段从林地陡坡上自然泄水，导致林地冲刷严重。

g.放水涵洞取水口双向转动斜拉闸门变形严重，关闭时不能完全止水，启闭设备锈蚀严重，启闭困难，不能满足安全运行管理要求。

h.工程未设置必要的水情及工程监测设施，缺乏必要的交通、通讯等管理设施，不利于水库的运行管理和防洪调度。

经安全鉴定，水库大坝安全类别评定为三类坝。

3 除险加固设计

根据安全鉴定结论和建议，刘家田水库工程除险加固初步设计主要涉及大坝、泄洪建筑物及放水设施等建筑物;水库地震动峰值加速度为0.05g，相应的地震基本烈度为Ⅵ度，地震动反应谱特征周期为0.45s，大坝不需要作抗震设计。现将主要建筑物除险加固设计简介如下。

3.1 大坝除险加固设计

3.1.1 大坝存在的主要问题

a.坝体填料含有大量中风化的细砾石，坝体填筑质量差，压实度不够，防渗性较差，上下游坝面沉降变形严重，坝面不平整，上游护坡块石松动、位移，下游坝脚干砌块石排水体松动、位移。由于水库大坝存在上述缺陷，导致库水沿坝体、坝基及坝体与坝基接触带渗漏。

b.水库左坝肩至左岸自然丫口发生绕坝渗漏，在左坝肩下游谷地形成沼泽。

c.下游坝坡在正常运用条件下的抗滑稳定不满足要求。

d.大坝安全超高为1782.25m，原有坝顶高程1781.8m，防浪墙已全部损坏，不能满足安全超高要求。

3.1.2 大坝防渗处理设计

根据大坝安全鉴定结论及勘察资料，为弥补坝体内部填筑质量缺陷，防止坝体和坝基的渗透破坏，减少坝体、坝基及绕坝渗漏量，经方案比选，对坝体采用水泥黏土浆劈裂灌浆处理，坝基及左坝肩至左岸自然丫口采用水泥浆液帷幕灌浆防渗处理。灌浆设计为单排帷幕，灌浆底界深入基岩相对不透水层(基岩单位吸水率ω值小于或等于5Lu)5m，最大孔深35m，为接地式帷幕，幕线总长192m，坝体部分采用1∶1.7水泥黏土浆灌注，基岩部分灌水泥浆液，最终孔距3m。从而达到降低坝基水头压力，防止渗透破坏，减少坝体、坝基及绕坝渗漏量的目的。

3.1.3 大坝加固设计

由于大坝上下游坝面沉降变形严重，坝面不平整，上游护坡块石松动、位移，下游坝坡抗滑稳定不满足要求，坝脚干砌块石排水体松动、位移;坝顶不能满足安全超高要求。通过稳定分析计算，采用原筑坝土料对上下坝坡进行坝面整形加固处理。

最大坝高18.1m，坝顶宽4.5m，上游面用M7.5浆砌块石砌筑防浪墙并抹面，下游面用M7.5浆砌块石砌筑0.5m×0.4m(高×宽)缘石并抹面，坝顶路面采用铺垫碎石后再分块浇筑C15混凝土，每块4m×4m，基层石厚20cm，混凝土厚20cm。上下游坝坡采取撤除原有护坡石，上游坝坡加固处理分为三级，坝顶高程1781.8 ～1763.7m，坝坡分别为 1∶2.3、1∶2.5、1∶2.8，并在高程1776.8m、1770.0m处设4.5m、2.3m宽马道，用原筑坝土料回填夯实整形坝面，C15正六边形混凝土预制块护坡，混凝土预制块的固定采用在坝面四周用M7.5水泥砂浆砌块石进行嵌固。下游坝坡加固处理分为二级，坝顶高程1781.8～1765.4m坝坡分别为1∶2、1∶1.5，并在高程1775.0m 处设2.0m 宽马道，马道以上用原筑坝土料培厚加固处理，坝面采用C15正六边形混凝土预制块护坡，并在左右坝肩设置排水沟，排水沟的净过水断面为0.3m×0.3m，M7.5水泥砂浆砌块石砌筑，M10水泥砂浆抹面压顶;马道以下设置贴坡排水体，排水体采用干砌块石砌筑，上游面设置反滤层，下游面用M7.5水泥砂浆砌块石砌筑。其加固结构布置设计见下图所示。

大坝加固设计断面图 单位：高程以m计，其余以cm计

3.2 泄洪建筑物设计

由于原溢洪道泄洪能力不足，浆砌石结构段底板及边墙未作防渗处理，且砂浆强度低，不能满足洪水冲刷要求，气蚀严重，泄洪时洪水沿底板及左侧墙渗漏;土渠泄水段从林地陡坡上自然泄水，导致林地冲刷严重。根据安全鉴定建议，对原溢洪道作拓宽改造处理，满足洪水要求。

改造后的溢洪道布置于大坝右肩(原溢洪道布置处)，由引水渠、溢流堰、泄水槽和消力池组成，溢流堰为驼峰堰型，堰顶高程1780m，溢流堰净宽为6.5m，侧墙高2.41m;泄水槽全长88.26m，其中0+001.84～0+063.53段底坡为0.074，宽度从6.5m逐渐过渡到3m，侧墙高度从2.41m逐渐过渡到1.2m;0+063.53～0+068.18段为陡槽过渡段，宽3.0m，高1.2m;0+068.18～0+090.10段底坡为0.49，宽3.0m，高1.2m;陡槽出口接消力池消能。溢流堰用C20混凝土浇筑，边墙及底板用M7.5水泥砂浆砌块石砌筑，C20混凝土贴面，其中底板混凝土厚0.2m，边墙混凝土厚0.15m，10m设一道伸缩缝，橡胶止水带止水。

3.3 放水建筑物设计

由于放水涵洞墙体为浆砌料石而成，未作防渗处理，洞壁多处发生射流、渗水，土坝与涵洞间发生接触渗漏，涵洞渗漏严重。水库长期放空运行，启水口周围人为破坏严重，导致涵洞内局部淤塞严重。放水闸门变形严重，关闭时不能完全止水，启闭设备锈蚀严重，启闭困难，不能满足安全运行管理要求。

放水建筑物设计作如下方案比较。方案一：采用C20混凝土对原取水口进行重新浇筑，将原取水口底板高程提高到1771.8m，可满足水库淤积要求;对原放水涵洞洞壁进行充填灌浆处理，可解决涵洞渗漏问题，利用原放水涵洞放水，工程造价比较经济。但原放水涵洞内局部淤塞严重，且断面尺寸小(0.5m×0.55m+R0.25m)，施工无法满足设计要求。方案二：对原放水涵洞作封堵处理，封堵时先在原涵洞进口及涵洞出口处各作一C15混凝土堵塞，在混凝土堵塞达到设计强度的85%时结合大坝帷幕灌浆进行封闭。在大坝左岸砂岩及砂质页岩地层新建一条输水隧洞，隧洞由进口段、洞身段和出口段组成，洞身段为城门洞形无压隧洞，设计底坡为 0.016，断面尺寸 2.0m×1.3m +R1.0m，壁面用 C20钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度0.25m，隧洞总长71.5m，出口接原灌溉明渠。方案二工程施工难度小，工程造价合理，因此方案二为初步设计推荐方案。

4 结语

本工程除险加固设计按照“安全可靠，经济合理”的原则，结合工程实际，考虑技术可行性、加固效果、施工难易、工程造价等因素，经综合比较选定最终方案。该工程于2010年4月通过上级主管部门的复核审查，工程已实施完毕，正进入竣工验收阶段。

1 SL 258—2000水库大坝安全评价导则［S］．

2 SL 274—2001碾压式土石坝设计规范［S］．

3 六盘水市水利水电勘测设计研究院．贵州省盘县刘家田水库大坝安全复核评价报告［R］．2009.

4 六盘水市水利水电勘测设计研究院．贵州省盘县刘家田水库除险加固工程初步设计报告［R］．2010.

5 谢庆明，李建伟，等．云南省施甸县蒋家寨水库除险加固工程设计［J］．中国农村水利水电，2010(增刊)．

Design of Guizhou Panxian County Liujiatian Reservoir Danger Removal and Reinforcement Project

HE Jin，Wang Cheng
(Guizhou Panxian County Water Conservancy Bureau，Panxian County553537，China)

Liujiatian Reservoir is located on Daga River in the territory of Guizhou Panxian County．The reservoir basin belongs to Zhujiang Water System．It is a provincial key small type(2)reservoir project which mainly aims at farm irrigation and safe water supply of rural drinking water．The safety appraisal，danger removal and reinforcement project design and other achievements of the reservoir are introduced in the paper．

Liujiatian Reservoir;safety appraisal;danger removal and reinforcement;design

TV62

B

1005-4774(2013)08-0057-03