金沙水库除险加固工程设计简述

龚盼盼

（侯马市水务局，山西 侯马 043000）

1 工程概况

金沙水库位于侯马市上马办事处金沙村南2 km的紫金山大水沟内，属汾河流域浍河支流，是一座以防洪为主，兼顾灌溉的小（二）型水库。水库控制流域面积3.04 km2，总库容15.18万m3，设计灌溉面积66.67 hm2，可保护下游2个村、1200人，100 hm2耕地，大运高速、大西高铁及南同蒲铁路等的生命财产安全。

工程区地貌属于侵蚀构造中低山地貌单元，两岸基岩裸露，岸坡较缓，左岸地面高程696.4～663.4m，右岸地面高程694.55～667.4m，沟底河床高程658.88～659.2m。库区两岸分布的邻谷与库区相距较远，且渗透途径较长，岭顶地下水位高于水库正常高水位。库区内没有强透水地层出露，也没有通向库外的断裂构造和溶洞溶孔，运行期间没有发现邻谷渗漏现象。

水库工程由大坝、溢洪道、泄洪洞、放水卧管四部分组成。大坝为浆砌石重力坝，坝顶长39.7m，坝高19.8m，坝顶宽2.77m，坝顶高程679.21m，上游坝坡坡比 1∶0.25，下游坝坡坡比 1∶0.15，正常蓄水位676.71m。溢洪道位于大坝右侧，为开敞式溢洪道，浆砌石结构，进口高程678.41m，长25.4m，宽2.1m，最大泄量3.86m3/s。泄洪洞位于坝底中部，为拱形放水洞，洞宽1.2m，高1.7m，进口高程662.59m，最大泄水量23.36m3/s，进口为木制平板闸门控制。放水卧管位于库区右侧，管身为浆砌石矩形断面，宽0.65m，高0.68m。

2 存在问题

水库自1971年运行至今，库区淤积、坝体及坝肩渗漏问题严重。2011年8月，临汾市水利局组织有关专家对金沙水库大坝进行了安全鉴定。经鉴定该坝为3类坝，主要存在以下问题：一是水库抗洪能力不满足20年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核的标准。二是大坝迎水面砌石勾缝脱落，局部损坏，大坝背水面下部及坝肩渗水严重。三是泄洪洞进口水闸长年失修，放水设施损坏严重，不能正常运行。四是上坝道路交通不便。五是水库无管理房。为充分发挥水库效益，必须对其进行除险加固。

3 除险加固措施

3.1 大坝及溢流设施改造

现状大坝为砌石重力坝，此次设计将现状大坝中部改造为溢流坝段，桩号 0＋012.5—0＋027.5；其余坝段设计为非溢流坝段，桩号0＋000—0＋012.5和0＋027.5—0＋039.7。溢流坝顶高程679.21m，净宽12m，坝长15m，为开敞式溢流堰，分为2孔，每孔净宽6m，中墩宽1m，边墩宽1m，墩头上下游侧为半圆型。墩长3.44m，墩高2.2m，墩顶高程681.41m。墩顶设交通桥与两侧坝顶连接，桥面宽3.44m，交通桥为钢筋混凝土现浇梁板结构。

溢流坝上游面与非溢流坝段协调一致，下游与非溢流坝之间通过导墙隔开，上游坝坡1∶0.25，下游坝坡1∶0.7，通过半径3m的圆弧段与坝顶连接，溢流坝下游坝坡高程677.931～668.773m，为直线段，下游通过半径9m的反弧与挑流鼻坎相接，鼻坎高程665.78m，挑角 25°，导墙高 1.0～3.34m。

现状坝体、左右坝肩存在渗漏现象，不能满足坝体的防渗要求，此次改造将在坝体上游面设置混凝土防渗面板，防渗面板厚度650 mm，临水侧设直径8 mm、间距150 mm×150 mm的钢筋，坝基开挖至新鲜基岩浇筑钢筋混凝土防渗面板，坝顶采用C25钢筋混凝土加高至高程681.71m。对现状上游坝面凿毛、冲洗、清理干净，为保证新旧砌体连接紧密，坝面设锚固钢筋，设长1.5m、直径16mm、间距1500mm×1500mm的锚筋，并插入坝体内1.0m，呈梅花状布置。混凝土防渗面板设伸缩缝，缝间设651橡胶止水一道，缝间采用闭孔泡沫板填充。左右坝肩地基表层进行清理，去除覆盖层、坡积物、强风化岩石，在两岸坝坡新鲜的岩面上设钢筋混凝土防渗面板，两岸防渗面板长12.5m，总长25m，防渗面板顶高程679.21m。

3.2 输水卧管改建

现状泄洪洞位于大坝中部左侧，进口控制设施损坏，洞身为圆拱直墙式，宽1.2m，洞高1.7m，拱高0.5m，进口处与取水卧管连接。泄洪洞出口底高程662.59m，目前，泄洪洞进口已淤堵，不能泄洪。本次设计不考虑泄洪洞泄洪，设计将现状进口控制设施拆除，进口采用C25D150S4混凝土封堵，由于泄洪洞兼有灌溉输水功能，在现状洞内衬直径1000 mm的钢管，壁厚15 mm。

现状取水卧管位于大坝右侧，与泄洪洞衔接，此次设计将输水卧管拆除重建，卧管长21.2m，矩形断面，宽0.7m、深0.5m，侧墙采用M10水泥砂浆砌石，盖板采用C25钢筋混凝土预制，前挡板采用C25混凝土预制结构，管顶高程677.76m，底高程662.09m，上部为台阶状，分20级，阶高根据坡度从上到下确定为0.576m，0.991m，1.019m，0.367m，阶长 1.7m，正常蓄水位以下每一级设1个取水孔，共20个，取水孔直径0.3m，并设直径0.3m的钢制塞。管顶厚100 mm、管底厚650 mm。

3.3 新建防汛抢险道路

从侯马市到金沙村有乡级公路，从金沙村至金沙水库无上坝道路，需翻山越岭上坝，交通极为不便，不利于防汛抢险。此次除险加固工程结合施工道路修建永久性防汛抢险道路，在山区段新修宽4m、长2.77 km的道路，路面为沿山坡开挖形成，岩石开挖边坡1∶0.2，土体边坡1∶0.75，回填边坡1∶1，为防止岸上岩石坍塌，修建时采用风钻破碎岩石，严禁放炮。为保证车辆通行安全，在急弯道段道路外侧设M7.5浆砌石安全墩，墩高 0.5m，宽 0.3～0.5m，长 1.0m，间距 1.0m。总计4段，长200m。

3.4 新建管理站

根据工程需要，在金沙村南新建管理房，管理站占地面积320m2，建管理房3间，建筑面积50m2，为砖混凝土结构。

4 结语

通过对金沙水库大坝及溢流设施改造、输水卧管修复及新建上坝道路和管理房等一系列工程措施，水库的病险问题得到了有效解决，从而使其更好地发挥防洪作用，确保了人民群众的生命财产安全，具有显著的社会效益和经济效益。