小河口水库改建加固设计

摘 要：我国水库工程众多，随著经济的发展，部分水库的设计能力由于环境变化已经达不到设计要求，有的水库出现了严重的病害问题。文章通过小河口水库改建加固工程，列举了部分水库病害的形态、原因和解决方案。为水库改建加固提供了一定的参考。

关键词：水库病害；水库加固；设计

1 概况

小河口水库是一座以灌溉、防洪为主兼备养殖、旅游等综合利用的中型水利枢纽工程，由于防洪需要水库加高大坝后，溢洪道、泄洪洞、输水洞等建筑物未进行相应的加固改造，不能保证设计条件下水库的安全运转，近年来只能采取低水位蓄水运行，水资源浪费严重，制约着该区经济的可持续发展，因此对该水库地改建刻不容缓。

2 我国水库病害的特点和原因

随着国家经济的发展，对使用时间较长的水库来讲极容易出现下列病害：（1）大坝坝顶高度过低泄洪建筑能力不足，防洪标准达不到规范要求，主要原因是：水文分析不足以至于泄洪建筑设置不足，随着时间推移洪水资料与设计初值产生偏差泄洪能力不足。（2）在汛期高水位的作用下大坝极容易出现渗漏问题，许多土石坝或多或少均会有管涌、流土的现象，混凝土坝和浆砌石还容易发生溶滤破坏。（3）多数大坝按现行规范在结构强度、抗震和滑动稳定性上均达不到要求。（4）大坝输水及泄洪建筑的稳定系数和结构强度也不能满足现行规范要求。（5）机电设备和金属结构使用过度，缺少更换和维修。（6）多数水库缺少足够的水文测报和大坝观测装置，管理设施陈旧落后，防汛道路标准低，有的水库甚至没有防汛道路[1-3]。

3 小河口水库主要存在问题

（1）大坝上游坝坡水位变动区塌陷、破损严重；（2）大坝下游坝坡纵横向排水沟破损；（3）坝右岸下游岸坡坍塌；（4）溢洪道进口段左右侧翼墙空箱漏水严重，左侧翼墙后土体在校核洪水位会发生渗透破坏；（5）泄洪洞泄洪能力不足等。

改建方案选取：通过查阅文献对坝坡的加固处理常用的方法有：坝坡拆除重建、对局部破坏区域进行改造、对老化部位进行局部翻新，其中已拆除重建为主[4]。溢洪道加固主要的方法有：局部拆除重建、完全废弃重建，其中已局部重建为主。输水洞加固的方式常用的有：拆除重建水塔或对水塔进行加固、对输水洞洞身进行整体加固、对输水洞出口消能设施进行加固以及对金属结构、启闭系统改建，其中已对水塔、金属结构、启闭系统的改造为主[5，6]。

4 改建工程设计

4.1 坝坡改建

坝坡采取破损段局部维修加固：对大坝上游坝坡水位变动区塌陷、破损严重的干砌石护坡进行维修；对大坝下游坝坡纵横向排水沟破损段进行维修；对大坝右岸下游岸坡坍塌部位采用浆砌石护坡处理。

4.2 溢洪道改造

溢洪道部分整体拆除，部分加固改造：本次设计在空箱内设土工布反滤，上铺植草砖植草固土；本次闸室改建段桩号0+189.6～0+201.6，总长12m，闸室为闸门控制宽顶堰钢筋砼结构，为了不影响上游交通桥的稳定性，本次设计将现状闸室拆除至670.4m，以上部分全部拆除重建，新建底板与闸墩为整体结构，进口底高程671.4m，墩顶高程682.5m，底板厚2.5m，边墩厚1.5～1.2m，中墩厚1.2m，检修闸门为叠梁门，工作门为平面定轮钢闸门，闸门尺寸10×6.8m，启闭平台高程为690.8m，新建闸室段与上游交通桥及下游泄槽段侧墙顺接，缝间设BW型膨胀止水条止水；闸室与大坝间采用土料回填交通道路，路面高程682.5m，路面宽8m，断面为梯形断面，上下游边坡均为1：2，要求土料压实度≥0.95，路面采用200厚C20砼现浇；泄槽底板加固范围为0+310～0+645，即在原底板上现浇砼结构进行加固处理；侧墙0+201.6～0+210段因泄洪时拱桥严重阻水，本次设计拆除重建，侧墙采用钢筋砼扶臂挡土墙结构；侧墙加高段范围为0+210～0+295、0+427～0+645，即在原墙顶现浇砼加高；侧墙改建段范围为右0+310～0+467，即将原侧墙拆除重建，侧墙结构仍采用钢筋砼悬臂挡土墙结构；侧墙加固改建段范围为左0+320～0+427、左0+450～0+480，即在原侧墙后加30cm厚钢筋砼衬砌；泄洪洞出口侧墙延长段范围为0+340.3～0+359.3，采用钢筋砼结构，尾部为流线型。

4.3 泄洪洞改造

泄洪洞拆除重建：本次设计拆除原检修平台及上部启闭机房，将检修平台由670.9m加高至678.65m，启闭平台由680.4m加高至686.35m，加高部分均为钢筋砼结构，启闭机房为砖混结构，进水塔与坝顶间新建工作桥及支撑排架，桥面高程682.5m，分为5跨，总长78m；更换闸门及启闭设备；对泄洪洞洞身漏水段0+034～0+104进行洞身反压灌浆，并对伸缩缝进行维修处理。

4.4 输水洞改造

输水洞增设水塔，出口增设反滤排水设施等：进口增设进水塔，塔高36.1m，启闭机平台高程682.5m，进水塔为C25钢筋砼结构，进口底高程665.5m，孔口尺寸为1.5×1.5m，塔内设事故检修闸门，上游止水，施工采用钢筋砼沉井围堰，沉井内径8m，沉井高21.5m，壁厚1.2m；进水塔与坝顶间采用钢筋砼梁板式工作桥连接，桥长54.0m，桥面宽2.5m，共分四跨，支撑为钢筋砼排架结构；对输水洞洞身进行砼回填，并在输水洞出口增设反滤排水设施。对输水干渠节制闸及泄水闸的启闭机进行更换。

4.5 机电及金属结构

（1）溢洪道增设事故检修门和启闭设备，工作闸门、埋件、启闭设备重新设计；（2）泄洪洞事故检修门、工作闸门、埋件和启闭机拆除更新，重新设计；（3）输水洞进口增设事故检修闸门；（4）输水干渠节制闸及泄水闸增设启闭设备。

4.6 水情自动化测报系统

为了及时了解工程运行状态以及运行管理对于洪水预报的要求，本设计增设大坝变形观测、大坝坝体渗流、坝肩绕坝渗流等观测设施，并创建水情自动化测报系统。

5 本水库改建目标

按上述改造方案进行可以保证小河口水库灌区6.53万亩保证率为50%的兴利用水量，保护下游防护对象的安全（主要包括：晋侯高速公路、侯月铁路、沿河1万多亩耕地、30个村庄、1.41万人口、浍河水库及浍河二库）。工程完成后防洪标准可达50年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核，将极大地改善当地的生态环境和经济状况。

参考文献

[1]祖雷鸣.我国病险水库的安全管理[M].武汉：长江出版社，2004.

[2]申海莲，张华，许力.我国小型水库现状及整治对策[J].节水灌溉，2008（8）：71-75.

[3]张严明.全国病险水库与水闸除险加固专业技术论文集[M].北京：中国水利水电出版社，2001.

[4]谭界雄，高大水.病险水库除险加固信息管理与技术规律研究专题报告[D].长江勘测规划设计研究有限责任公司.（“十一五”国家科技支撑计划项目课题2006BAC14B01），2010.

[5]吕国梁，陈志康，郑光俊.南水北调中线丹江口大坝加高工程设计[J].人民长江，2009（12）：81-84.

[6]杨启贵，高大水.我国病险水库加固技术现状及展望[J].人民长江，2011，12：6-11.

作者简介：李霞（1981，3-），女，汉族，山西临汾人，职称：助理工程师，研究方向：水利设计，单位：临汾市水利勘测设计院。