凌源市向阳沟水库除险加固工程设计方案

董冰霜（凌源市水务局　辽宁　凌源　122500）

凌源市向阳沟水库除险加固工程设计方案

董冰霜
（凌源市水务局辽宁凌源122500）

本文通过对辽宁省凌源市向阳沟水库的工程概况、工程地质水文条件和存在的主要病险问题的分析，结合《水库大坝安全评价导则》（SL252-2000）和凌源市水利建筑勘测设计院《向阳沟水库大坝安全评价报告》，提出除险加固工程设计方案。

向阳沟水库；除险加固；工程设计

辽宁省凌源市农村中小型水库大多建设时期较早，先天设计施工条件不足及后期维护保养投入力度有限，导致许多水库都或多或少地存在着病险问题，对这些农村中小型水库进行除险加固是消除安全隐患、保障水库正常运行的重要措施。试结合凌源市向阳沟水库的工程概况、工程地质水文条件和存在的主要病险问题，提出有针对性的除险加固工程设计方案。

1　工程概况

向阳沟水库位于凌源市南部的刀尔登镇南店村，滦河水系的青龙河二级支流上。1969年完成设计，1982年建设完工，设计总库容19.98万m3，兴利库容9.83万m3，防洪标准10年一遇，防洪校核标准100年一遇，控制灌溉面积0.5万亩，是一座以灌溉为主兼具防洪、养鱼等功能的小（二）型水库。水库坝址以上控制集雨面积5.2km2，河长4.07km，河道平均比降92.75‰。按照《水利水电工程（SL252—2000）等级划分及防洪标准》，该水库的坝体、溢洪道和输水洞等枢纽建筑物级别为5级，工程等别为Ⅴ等。

向阳沟水库主体由大坝、溢洪道、输水洞组成。水库坝体为砂砾土料碾压而成的粘土心墙砂壳坝，大坝总长64m，坝顶高程342.7m，防浪墙顶高程343.39m，最大坝高16.36m，坝顶宽度3.5m，迎水坡坡比为1∶1.188、1∶1.45，背水坡坡比为1∶1.27、1∶1.42。迎水坝坡为干砌石护坡，下无垫层；背水坝坡无衬砌，沿坝脚有一条排水土沟。溢洪道为大坝右端山体开挖而成，无堰体，由陡槽、跌坎组成，全长45m，底板凹凸不平且无衬砌。坝端一段衬砌破损，跌坎段无工程措施。输水洞为坝下埋设涵管，涵管为φ30铁管，管长40.5m，出口设闸阀控制，进口高程333.02m，出口高程332.58m，最大泄洪量0.3m3/s。

2　水库除险加固的必要性

由于历史的原因，向阳沟水库设计先天不足，且缺乏运行养护，使得水库的坝体、溢洪道和输水洞均存在着病险问题。根据凌源市水利建筑勘测设计院《向阳沟水库大坝安全评价报告》，向阳沟水库病险问题主要表现在：大坝心墙顶高程不足，迎水坡、背水坡坡度陡，达不到稳定边坡。大坝桩号0+080～0+220段迎水面块石护坡多处损毁、塌陷，防浪墙倾斜破损，坝址前淤积高程超过死水位1.15m。溢洪道设计粗放，底板岩石无衬砌，无堰体、无消能防冲设施，尾水渠冲刷、拉切严重。输水洞涵管破损，管体大面积锈蚀，进出口连接段砌体风化剥落。控制闸阀超限使用，漏水严重。而向阳沟水库所处的刀尔登镇是凌源市的重要农业产区，农民以种植为主，农业生产是该区社会经济的主要成分，农业水利设施自然成为区域发展的根本保证。向阳沟水库是该区重点水利设施，控制灌溉面积200亩，对当地农业经济发展具有较大的促进作用。水库除险加固后，可正常蓄水，为下游提供灌溉水源，有利于改善农业种植结构，发展高效农业、高科技农业。水库还保护着河道下游3个村、1.2万人，1.0万亩土地，0.5万余亩的蔬菜花卉温室大棚。因此，为了有效发挥水库在当地农业和国民经济发展中的积极作用，对水库的除险加固就显得十分必要。

3　工程地质水文条件

向阳沟水库所在区域为华北地层区，主要出露中生界、上元古界及新生地层。岩性分别为第四系全新统砂砾石；侏罗系九佛堂组，黄绿色砂岩、砾岩夹泥灰岩及油砂岩；震旦系高于庄组二、三段，燧石条带白云质灰岩，薄板状灰岩；侏罗系蓝旗组，安山岩，火山碎屑岩，松脂岩及沉积岩夹层。岩体完整性较好，地质构造相对稳定。库区流域水文分区为Ⅵ3区，季风的强弱对降水量影响很大，多年平均降雨量500mm，雨量分布不均，4月～9月份降水量为全年的80%，尤以7、8月份最多，水库蓄水主要靠大气降雨通过沟谷的排泄。水库坝顶钻孔确定：大坝坝壳为砂砾料填筑而成，密实度较高，防渗性较好；坝基部位粘土心墙座落于弱风化岩石上，坝两端伸入两侧山体弱风化岩体上，弱风化岩体完整性较好，透水性微弱。库岸地质结构稳定，排除发生较大的滑坡、崩塌等物理地质灾害的可能。

4　水库除险加固设计方案

根据向阳沟水库存在的病险问题，结合《水库大坝安全评价导则》（SL252-2000），凌源市水利建筑勘测设计院主要围绕坝体、溢洪道和输水洞设计了相应的除险加固方案。

4.1坝体加高加固工程

坝体整治工程以加高加固、提高坝体稳定性和库容为主要目的，包括坝体加固、改变大坝迎水坡比和背水坡坡比、提升粘土心墙坝顶高程、重建防浪墙、修整迎水面和背水面护坡、库底清淤等工程。在需陪厚的坡面向外预铺50cm砂砾料，装载机平整后以羊足碾碾压，使培体压实度不小于0.96，坝顶高程确定为342.8m，坝坡达到1∶2.5，迎水坡为干砌石护坡，背水坡为草皮护坡。将心墙顶高程加高到342.56m，在粘土心墙顶接钢筋混凝土防浪墙，防浪墙顶高程343.8m，防浪墙后设齿墙，齿墙为C30混凝土结构，每隔20m设一道伸缩缝，防浪墙与齿墙之间设橡胶止水。对大坝迎水面干砌石护坡拆除重建，砌筑厚度0.30m，其下铺筑0.2m厚碎石垫层，0.15m厚的砂石垫层，由死水位331.20m护砌至坝顶。护坡分缝规格为3.0m×3.0m，缝中填塞无砂混凝土。在背水坡高程328.4m处设干砌石贴坡排水体，坝肩设路缘石。清除水库淤积泥沙至原始河

床，释放淤积库容2.94万m3。

4.2溢洪道修缮工程

根据地形条件，新设计的溢洪道采用明渠泄流的衬砌型式，分为进水段、控制段、泄槽段、渐变段，下游设消力池。溢洪道堰体为有底坎宽顶堰，坎高 0.22m，堰顶高程340.26m。边墙为0.20m厚C20钢筋混凝土结构，墙高2.6m～2.7m。底板均采用钢筋混凝土结构，进水段及泄槽段底板厚度为0.30m，控制段、渐变段底板厚度为0.50m。消力池按10年一遇洪水设计。池长13m，池深0.6m，结构为0.50m、C25钢筋砼衬砌，下设40cm浆砌石。消力池末端设1.5m深防冲齿墙连接海漫段，海漫段底宽为10.0m，采用0.50m厚的石笼护底。通过海漫段将溢洪道泄洪导入下游河道，保证水库坝脚安全。

4.3输水洞设施改造工程

为满足长远灌溉要求，提高输水洞出水量和使用寿命，改输水洞进水口为钢筋混凝土结构，并设竖井式梯级进水室。根据水库设计死水位，输水洞进口底高程确定为336.54m。输水洞进口安装潜孔式平板无法兰铸铁检修闸门及工作闸门各一扇，重建启闭室，更换拉杆及QLS-I-3型手动螺杆式启闭机等金属结构。确保闸室抗滑稳定安全系数满足《水闸设计规范》（SL265-2001）要求。出水口端换新管10m，新建C20钢筋砼衬砌出水池，通过砌石八字墙与下游输水管道连接。

4.4监测设施建设工程

为及时检测水库大坝运行状况，按水利部制定的《土石坝安全监测技术规范》（SL60-94）要求，在大坝坝顶设置可同时兼测水平位移和竖向位移的综合位移标点3点，桩号0+300处设置观测水尺一组，各点配备红外电子检测仪和异常水情报警装置。

5　结语

向阳沟水库的除险加固本着因地制宜、低耗高效的原则，工程设计尽可能在原有设计基础上完善提高，施工用料更多地就近采用砂石，劳务用工环节依托国家以工代赈的政策优势。工程于2012年9月6日开工建设，2013年 7月2日竣工。工程共动用土石方1.2万m3，混凝土0.1万m3，钢筋20.62t，总投资137万元。通过除险加固设计施工，向阳沟水库的蓄水能力和防洪能力都得到了显著提高。其中库容提高了40%，输水能力提高了50%，防洪标准达到了20年一遇，防洪校核标准达到了200年一遇。水库除险加固后，可控制灌溉面积0.5万亩，保证下游1.2万人、1.5万亩耕地的防洪安全。这将有效改善水库所在区域的农业生产条件，提高抵抗水旱灾害的能力，对促进农村经济发展、增加农民收入具有积极而明显的作用。陕西水利

［1］姚小丰 水库大坝除险加固工程设计探究［J］.河南水利与南水北调，2013（02）

［2］张庆尧 实例谈小型水库除险加固工程的设计［J］.建筑工程技术与设计，2014（10）

［3］严有风 水库除险加固工程施工设计探析［J］中国水运（下半月），2014（11）

（责任编辑：唐红云）

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