樊村水库除险加固工程设计综述

毛俊平

（山西省汾河水库管理局，山西 太原 030006）

1 工程概况

樊村水库位于运城市盐湖区姚孟办樊村，是一座防洪、灌溉、城市和工业供水多功能综合利用的小（一）型旁引式水库。水库所在河流属黄河流域涑水河水系，原设计主要是分流上游涑水河的洪水，设计总库容267万m3，兴利库容167万m3，死库容10万m3，现库区淤积50万m3。水库控制流域面积18.09 km2，年供水量300万～800万m3。

2 工程现状及存在问题

水库枢纽工程由主坝、副坝、泄水闸及放水卧管涵洞组成。主坝为均质土坝，坝顶高程370.94m，坝顶长146m，坝顶宽3m，坝高8.7m。上游为干砌石护坡，坝坡 1∶3；下游为草皮护坡，坝坡 1∶2.17。水库枢纽有2座副坝，1号副坝位于库区东北角，坝长200m，坝高3m，2号副坝位于库区左岸，坝长250m，坝高3m。2座副坝坝顶高程均为370.50m，坝顶宽2m，上游坝坡1∶3，下游坝坡1∶2。放水涵洞位于主坝右侧岸坡上，与主坝同期建成。放水卧管采用一阶单孔式，共设九级；输水涵洞断面形式为城门洞式，尺寸0.8m×1.2m，长80m，设计最大下泄流量1.5m3/s。放水卧管及输水涵洞均为浆砌石结构，因淤积堵塞，不能正常运行。泄水闸位于主坝左端，采用平板闸门控制，闸门尺寸1.5m×2.0m，闸后为内径1.4m，长2.9m的钢管及长30m的钢筋混凝土输水管，消力池采用钢筋混凝土结构，长5.0m，宽2.6m，底板厚0.6m。

2010年3月，经山西省水利厅核查，鉴定该大坝为三类坝，主要存在以下问题：一是主坝坝体填筑质量差，达不到现行规范要求；上游坝体干砌石护坡大面积损毁，下游坝坡上有7处陷坑，浸润线从坝坡逸出，渗流不稳定；坝基无截渗措施，渗漏严重；1号副坝上游坝坡没有护坡，2号副坝上游砌石护坡部分损毁，渗水严重；泄水闸启闭困难，卧管及输水涵洞淤积堵塞严重；主坝工程质量评价为不合格。二是现状水库大坝坝高不能满足校核洪水的要求，坝体填土密实度不满足规范要求，大坝防洪安全性评价为B级。三是下游坝坡的抗滑稳定安全系数不满足规范要求，大坝结构安全性评价为C级；坝体及坝基渗流不稳定，大坝渗流稳定分析评价为C级；经抗震复核，下游坝坡的抗滑稳定安全系数小于规范允许值，大坝抗震安全性评价为C级。四是水库无大坝管理房，缺少必要的坝体位移、库水位、渗流等工程及水文观测设施。五是水库下游泄洪通道泄水不畅，存在安全隐患。

3 除险加固设计方案

为确保水库枢纽安全运行，使水库充分发挥效益，急需对水库进行除险加固改造。主要内容为：对大坝进行加固改造，使主坝和副坝满足规范规定的抗滑稳定及渗流稳定要求；对水库泄水闸和跃进闸的闸墩及闸梁进行修复，对闸门及启闭机按同型号更换，保证泄洪运行安全；对放水卧管及涵洞进行封填；新建大坝管理站，修进站道路和上坝巡查抢险道路，增设大坝观测设施。

3.1 大坝维修加固

根据坝体存在的主要问题，大坝除险加固的主要目的是提高坝体的渗流及抗滑稳定性，包括坝顶加宽、上下游坝坡砌护、副坝加固等。

现状坝顶宽3m，为方便水库管理和工程抢险，拟将大坝坝顶加宽到7m，坝顶上游侧设C25混凝土防浪墙一道，净高1.0m，厚0.4m，兼作坝顶通行上游侧安全挡墙，同时为保证坝顶交通安全，拟在下游侧设一道宽0.3m，净高0.5m的C25混凝土安全挡墙。

上游坝坡的干砌石护坡损毁严重，对上游坝坡现状淤积高程以上的干砌石损坏部分护坡拆除，坡面夯实整修后重新铺设；下游坝坡上部采用草皮护坡，由于下游水位变幅较大，下部设置褥垫贴坡混合式排水，使下游坝坡在泄洪时不受冲刷，在正常蓄水时最大限度地降低下游浸润面高度。清坡整平后上设厚40 cm的干砌石护坡，下设两层厚20 cm的砂砾料垫层。清坡时对坝顶及坝坡出现的塌陷部位，采用楔形槽开挖，清理至原坝体土后夯实再分层夯填处理。为防止下游坝坡被雨水冲刷，在下游坝坡每20m设一道横向排水沟，坝顶雨水排向下游坝坡。坝顶排水横坡2%，纵坡0.5%。

两座副坝现坝高仅3m，坝顶宽2～3m。加大坝顶宽度和坝体厚度，通过延长水平渗径的办法减少大坝渗漏，提高坝体稳定性。维持现坝顶高程不变，将坝顶宽度由现在的2～3m加宽到3m，上下游坝坡维持现有坡比不变。首先清除下游坝坡表层腐殖质土，然后加宽坝体，分层碾压填筑至坝顶，压实度不小于0.96。上游坝坡采用干砌石护坡；下游坝坡上部采用草皮护坡，下部采用贴坡排水防护；坝顶道路上游侧设0.5m高的C25混凝土安全挡墙。排水布置同主坝。

3.2 卧管封堵处理

因淤积堵塞，卧管及输水涵洞不能正常运行，目前修复困难较大。考虑到可利用泄水闸向下游放水来替代放水卧管和涵洞，经调洪计算，本次加固设计决定对现放水卧管和涵洞进行封堵。

首先在放水涵洞出口处采用浆砌石墙体封堵，封堵时在墙体下部埋设一根直径为75 mm的塑料滤水管；之后在卧管向放水涵洞内灌注黏土浆；浆液浓度由稠到稀，反复轮灌，直到灌密实为止。

3.3 泄洪系统建筑物修复改造

水库泄洪系统建筑物包括主坝泄水闸、泄水闸后导流明渠段及下游跃进节制闸等部分。目前主坝泄水闸闸梁与闸墩连接钢筋锚固失效，闸门关闭困难，闸门及启闭设施锈蚀严重，启闭运用困难；主坝泄水闸下游泄水明渠段被冲毁；跃进节制闸闸门和启闭机已完全损坏，无法运行，存在严重的防洪安全隐患。

为使闸门启闭灵活，确保防洪安全，本次改造拟将现主坝泄水闸和跃进闸的闸门及启闭机按同型号予以更新。主坝泄水闸闸门尺寸PGZ1.5m×2.0m，配套启闭机LQC-5A；跃进闸闸门尺寸PGZ2.5m×2.5m，配套启闭机LQ-8；闸门均采用平板铸铁闸门。

3.4 道路修建

樊村水库管理站站址拟定在主坝右端的下游河岸坡上，为方便管理，拟修建进站道路和坝顶巡查抢险道路。

从机场大道经主坝坝顶到水库下游右岸的樊村水库管理站，全长326m。采用沥青混凝土路面，路面净宽7m。两侧路缘（平）石各宽30 cm，厚12 cm。路层结构为水泥碎石稳定层一层，厚20 cm；喷洒一层沥青透油层；上铺中式沥青碎石连接层一层，厚5 cm；面铺细粒式沥青混凝土一层，厚3 cm。

通往水库左岸两座副坝的上坝巡查抢险道路，全长1600m，路层采用泥结石路面结构，路面净宽3m。路层结构为原土清表、整平、压实，压实度不小于0.96，铺设厚度20 cm的泥结石路面，两侧路缘（平）石各宽30 cm，厚12 cm。

3.5 大坝观测

大坝观测项目有大坝表面变形观测、渗流压力观测和渗流量观测等，泄水闸观测项目主要有水力观测和变形观测。

大坝表面变形观测包括坝面沉降观测和坝面水平观测。观测横断面共设2个，桩号分别为0+50，0+100。观测纵断面共设3个，上游坝坡正常蓄水位以上1个，下游坝肩1个，下游坝坡1个。大坝左岸每排测点两端的延长线各布置一个起测基点。共12个，这些测点兼作水平位移和沉降位移观测测点。在下游1～2 km范围内布设2个水准基点。

大坝渗流压力观测的目的是为了确定观测断面上的渗透压力分布和浸润线的位置。根据大坝实际情况，拟布置2个观测断面，桩号分别为0+50，0+100，每个观测断面布置3个观测点，采用测压管观测，共设6个。

大坝渗流量观测主要利用大坝下游坝脚的沟道汇集坝体渗水，采用三角堰法测量。

泄水闸观测主要是在泄水闸进口、出口段设水位标尺，观测泄水闸水位，测算泄水闸泄量。

4 结语

樊村水库工程运行至今，由于库区淤积、库容减少，坝体厚度没有达到设计要求，坝体渗漏，水库一直带病运行，存在安全隐患。通过以上除险加固措施，可消除大坝、泄洪系统等方面存在的安全隐患，确保水库安全运行，使其发挥更大的经济效益的社会效益。