辽宁省松树水库除险加固设计

刘 丽，付 欣，张小涛，姜 军

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

辽宁省松树水库除险加固设计

刘 丽，付 欣，张小涛，姜 军

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

文章结合松树大型病险水库的加固设计实例，介绍了工程区地质条件、挡水、泄水以及输水建筑物结构布置特点等，以及其在施工过程中需重点研究的问题。对于土石坝加固工程，采用板槽式混凝土防渗墙进行补强加固效果还是不错的，对于基础渗漏可以达到良好效果。

病险水库；除险加固；枢纽布置；设计

我国在二十世纪中期修建了大批水库工程，运行至今，大多数出现了各种病险隐患，成为防洪体系中的薄弱环节和很大的安全隐患。据《全国病险水库除险加固专项规划》统计数据，截止到 2001年 7 月，我国现有水库 87076 座，其中大中型水库为 3717 座，大中型病险水库为 2433 座，占其总数的 65.456%。我国政府非常重视全国病险水库除险加固建设，使之作为中央补助项目，按轻重缓急的原则加快完成加固建设。文中结合松树大型病险水库的加固设计实例，介绍了工程区地质条件、挡水、泄水以及输水建筑物结构布置等特点及其在施工过程中需重点研究的问题。

1 工程概况

松树水库位于辽宁省瓦房店市松树镇境内的复州河上游段，库址以上河道长 45km，水库控制流域面积 302.4km2。库址距下游松树镇 2km，交通极为便利。

工程始建于 1970 年 6 月，当时的主要任务是以防洪、灌溉为主，兼顾发电，枢纽主要建筑物由主坝、副坝、溢洪道、引水系统及发电厂房组成。始建时水库总库容 9864×104m3，为Ⅲ等工程，主体建筑物按 3 级设计，设计洪水为 100 年一遇（P= 1%），校核洪水为 500 年一遇（P=0.2%）。主坝基本坝型为粘土心墙砂壳坝，坝顶长 280m，最大坝高25.10m；副坝结构型式同主坝，坝顶长 550m，最大坝高 11m；溢洪道位于副坝左岸岸坡上。引水系统位于主坝左岸，分主洞和发电支洞，主洞总长238.68m，直径 2.0m，支洞长 43.5m，直径 1.8m；塔式进水口底板高程 92.0m。厂房为地面式，装机容量 2×320kW。在 1982—1987 年间松树水库曾进行了一次安全加固。

2003 年松树水库被核定为三类病险水库。除险加固后松树水库总库容为 1.671×108m3，为以城市供水为主、兼顾防洪的大（2）型Ⅱ等工程，除险加固后枢纽主要建筑物由挡水主、副坝、泄水建筑物和输水建筑物组成，主要建筑物级别为 2 级，设计洪水标准为 500 年一遇，校核洪水标准为 5000年一遇，水库正常蓄水位 111.30m。主坝布置在复州河主河道上，基本坝型为粘土心墙+顶部斜墙砂壳坝，坝顶长 304m，最大坝高 34.87m；副坝布置在水库西北侧，基本坝型为混合坝，由板槽式混凝土心墙石渣坝及浆砌石坝组成，坝轴线为折线型，坝顶总长 716.04m，最大坝高 16.58m；泄水建筑物为岸坡式溢洪道，布置在副坝左岸岸坡上，三孔泄流，溢流前缘总宽为 29m，挑流消能；引水系统位于主坝左岸，在原闸门井后 7.6m 远新建一竖井式闸门井，原进水口 107.50m 高程以下结构不变，107.50m 高程以上拆除重建。对原输水洞进行加固补强处理后，继续利用。

2005 年加固工程开工建设，2008 年 12 月通过竣工验收，投入正常运行。工程总投资为 6584.73万元。

2 工程区水文及地质条件

工程地处复州河流域，属北温带季风区，多年平均降水量为 640mm，多年平均蒸发量（E601）887.6mm，多年平均最大风速为 17.2m/s。流域内多年平均气温 9.3 ℃，极端最低气温-25.1 ℃，最大冻土深 115cm。

工程区属低山丘陵区。主坝位于山间狭窄的“V”字型沟谷复州河主河段，河床宽度约 150m，左岸山顶高程为 165m，右岸为 138m，两岸边坡坡度 40°～30°；主坝出露基岩主要为石英砂岩夹粉砂岩，无全风化岩石，强风化深度 0～2m，以下为弱风化岩石；心墙建基在弱风化岩上。

副坝位于水库西北侧，两岸地面高程 110.0m左右，中间低洼地段高程为 102.0m；出露地层岩性主要为花岗片麻岩，片麻状构造，主要成分为正长石、石英及黑云母等，岩石抗风化能力差，风化裂隙发育；心墙基槽建基于强风化岩上，强风化岩厚度 1.7～9.5m，透 水 率为 1.146～4.698l/（min·m· m），属中等透水岩体；坝基未进行防渗处理，副坝地基漏水严重，需进行帷幕灌浆。

岸坡溢洪道紧邻副坝左岸岸坡布置，原地面高程 102.0～115.0m，开挖后岩面高程 102.0～95.0 m。边坡开挖高度约 20m，基岩以花岗片麻岩为主，地质构造较简单。溢洪道堰基、陡槽段及挑坎段，均建于强风化岩中下部，透水率 0.518～4.236l/（min·m·m），属弱～中等透水岩体。

输水洞位于主坝左侧坝端，上游入口至下游出口总长 238.7m，全部于坝端岩体中经过，输水洞经过处，以石英砂岩为主，岩石呈黄褐色，紫色及灰白色，裂隙发育，岩石脆硬强度高，多呈中一微风化状态。

3 工程建设内容

挡水主坝布置在复州河主河道上，水库西北侧库岸地势低于正常蓄水位，在此部位布置挡水副坝和溢洪道，溢洪道布置在副坝左岸岸坡上，引水系统位于主坝左岸。这次除险加固在不改变原工程枢纽布置的前提下，按安全鉴定确定的项目进行：

3.1 主 坝

主坝基本坝型为底部粘土心墙顶部粘土斜墙石渣坝，坝顶长 302.789m，最大坝高 34.87m。原坝顶高程保持不变 （117.71m）；现有上下游坝坡在地震工况下失稳，需将上游坝坡自马道高程103.00m 以 上由 1∶2.75 用碾压级配石渣 回 填 到1∶2.886；下游需将 103.74m 马道高程以下边坡由1∶2.0 放缓至 1∶2.5；拆除 1982 年加固、加高的部分坝体使用的工程塑料防渗体，铺筑粘土斜墙防渗；上下游坝坡护坡石翻新；修建坝顶照明设置和坝体观测设施。

3.2 副 坝

副坝基本坝型为混合坝，由板槽式混凝土心墙石渣坝及浆砌石坝组成，坝轴线为折线型，坝顶总长 716.04m （加固 段长 647.07m、 新 建段 长68.97m）， 最 大 坝 高 16.58m。 坝 顶 高 程 由 原117.30m 抬高到 117.71m，坝顶宽度由 4.50m 加宽到 5.00m；现有上下游坝坡需放缓培厚，上游坝坡放缓至 1∶2.75，下游坝坡放缓到 1：2.5～1∶2.1；对现有桩号 0+000.00～0+060.00m 浆砌石坝段，对上游破损坝体进行局部补强处理，重筑防渗面板；对现有桩号 0+060.00～0+647.07m 粘土心墙混合坝，沿原粘土心墙中心线开槽修筑 0.6m 宽的混凝土墙防渗，墙体预埋基础灌浆管；桩号 0+647.07 m～0+716.04m 新建板槽式混凝土心墙石渣坝。现有坝基未作防渗帷幕、渗漏严重，这次加固补做坝基防渗帷幕；上下游坝坡护坡石修补翻新；修建坝顶照明设置和坝体观测设施；在副坝右坝头增设回车场。

3.3 泄水建筑物

3.3.1 溢洪道

泄水建筑物为岸坡式溢洪道，位于副坝左岸坝头，原有结构全部拆除重筑。溢流堰基本堰型为驼峰堰，三孔泄流，溢流前缘总宽为 29m，挑流消能。堰上每孔设一扇平板工作闸门，共用一扇检修闸门。工作闸门采用固定卷扬启闭机启闭，检修闸门采用移动电动葫芦启闭，电动葫芦“工”字梁轨道设于启闭机排架前伸出的悬臂梁上。墩顶上游侧设 3m 宽工作桥，下游侧设宽 7.50m 的交通桥，桥面高程均为 117.71m，连接副坝及左岸交通。原有闸门启闭设备整机报废予以更新，恢复闸门供电设施。

输水系统利用原洞线，对洞身破损裂缝部位进行局部补强，新建竖井式进水塔。进水塔内布置一扇平板检修钢闸门，原有闸门启闭设备整机报废予以更新，重建闸门供电设施。原有溢洪道下游交通桥标准不够、损坏严重，予以拆除重建。

3.3.2 泄水渠

泄水渠总长度约 830m，底宽 40m，两侧岸坡由于年久失修，局部已溃塌形成决口，部分渠段有严重淤积现象。结合大连理工大学的溢洪道及泄水渠整体水工模型试验，确定处理方案：保持泄水渠基本宽度为 40m，遇下游防汛交通桥处增加宽度到 60m，清除渠底原有的阻水物，渠底部不加衬砌。

3.4 输水建筑物

3.4.1 竖井式进水口

根据地形地质情况，在原闸门井后 17.6m 新建竖井式闸门井，原进水口 107.50m 高程以下结构不变，107.50m 高程以上为满足抗震要求需进行拆除。竖井内布置一道事故闸门，竖井段高17.53m，井内布 置 爬梯， 井 壁顺 水 流方向 厚0.80m，垂直水流方向厚 0.60m，在闸下段设两个4m长渐变段，与原引水隧洞连接。

3.4.2 输水洞加固

对输水洞顶部进行回填灌浆，对于隧洞内表面破损混凝土和局部孔洞进行凿除清理后，用预缩水泥沙浆回填密实。

4 几点体会

在可研初设前期设计阶段，地质条件一定要查清，尤其是 70、80 年代左右修建的工程，由于历史原因工程资料不健全，要辅以必要的地勘工作做详细的核查，以免遗漏。对于土石坝加固工程，采用板槽式混凝土防渗墙进行补强加固效果还是不错的，对于基础渗漏可以达到良好效果。

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2013-10-29