浅谈彰武县小清沟病险水库除险加固措施

胡 伟

(彰武县水库移民工作办公室，辽宁 彰武 123200)



浅谈彰武县小清沟病险水库除险加固措施

胡 伟

(彰武县水库移民工作办公室，辽宁 彰武 123200)

小清沟水库与大清沟和小清沟二库联合运用构成清沟灌区的水源工程。水库本身灌溉面积267 hm2，养鱼水面40 hm2，清沟灌区灌溉总面积870 hm2。大坝在主河道右侧位置坝脚，下游棱体排水侧面存在集中渗漏，已造成坝脚土料流失，小清沟水库的正常运行，一旦出现险情将直接威胁到下游的大冷乡及大郑线铁路，加快小清沟病险水库除险加固，确保水库安全，充分发挥水库效益，对促进国民经济发展和人民生活水平的提高，具有重要意义。

病险水库；除险加固；灌区；大坝；泄洪闸

1 绪 论

小清沟水库位于彰武县大冷蒙古族乡，大冷乡位于辽宁省彰武县西北部，内蒙古科尔沁沙地南缘，东部、南部分别与章古台镇、冯家镇、前福兴地乡接壤，西部与丰田乡、满堂红乡隔河相望。全乡幅员辽阔，人口较多，下设10个行政村，人口17800人，其中少数民族占39.2%，拥有土地面积2.5万hm2，其中耕地5733hm2，林地1.09万hm2，乡域内交通四通八达，彰哈、大韩、大后线贯穿全乡东西南北。

小清沟水库与大清沟和小清沟二库联合运用构成清沟灌区的水源工程。水库本身灌溉面积267hm2，养鱼水面40hm2，清沟灌区灌溉总面积870hm2。

根据水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，小清沟水库总库容为373.0万m3，属小(1)型水库，水库处于浅山丘陵区，最大坝高为20.8m，本次设计，采用30a一遇洪水复核，300a一遇校核洪水标准，工程等别Ⅳ等，主要建筑物等级为4级。

2 除险加固工程基本情况

2.1 基本资料

大坝为均质土坝，坝长823.0m，坝顶高程160.80m，最大坝高20.80m；坝顶宽7.5m，大坝上游边坡为1∶3.0，采用干砌石护坡，下坡比1∶7.8,草皮护坡；下游坝脚设棱体排水.

2.1.1 泄洪(引水)闸

泄洪(引水)闸位于大坝左坝肩，为开敞式平底宽顶堰，钢筋混凝土结构。由进口引渠段、进口渐变段、闸室段、出口渐变段组成，全长20.0 m。堰顶高程157.4m，堰顶净宽6.40m，设有宽×高=1.70×2.0m、1.50m×2.0m平面钢闸门各2扇，单吊点螺杆式启闭机4台，启闭力50kN，出口为底流式消能，控制段设有人行桥。

2.1.2 虹吸管

现虹吸管位于大坝右侧，总长140.00m,为现场焊接钢管，虹吸管内径300mm,流量0.20m3/s，出口设控制闸阀和出口消能建筑物。

2.1.3 一号泄洪闸

一号泄洪闸位于输水闸下游大清沟灌区输水干渠2+800右侧，为开敞式宽顶堰型式，由进口渐变段、闸室段、出口明渠段和悬槽段组成,全长144.55 m。堰顶高程156.90m，堰顶净宽3.0m，设有宽×高=1.50m×1.60m平面钢闸门2孔，单吊点螺杆式启闭机，启闭力5t，出口消能型式为挑流式消能，最大泄量9.9m3/s,控制段设有交通桥。

2.2 工程存在的主要问题

2.2.1 大坝坝体存在的问题

经检测，大坝上游侧158.0m高程以上护坡砌筑方式多为平砌，不符合《碾压式土石坝施工技术规范》(SDJ213-83)的规定。该范围护坡为干砌块石，块石护坡风化较严重，厚度在0.32-0.47m，粒径一般为25cm,块石底部有一层0.10-0.15m厚的碎石层；158.0m高程以下基本无护坡石，仅有一些风化后残留的小碎石。

大坝下游采用棱体排水，棱体砌筑块石粒径在20-50cm，表面块石分化严重，个别段块石缺失；棱体外设有反滤层，反滤层由约0.2m厚碎石层及约0.1m厚砂层组成，反滤层中夹杂找大量淤泥；检测棱体内部，块石表面新鲜潮湿，但块石之间孔隙不通畅、淤堵严重，据调查，水库高水位时在排水体顶以上坝坡有大量渗流出溢点，表明排水设施已失效[1]。

2.2.2 泄洪(引水)闸存在的问题

1)进口渐变段：现场检测发现左侧混凝土侧墙断裂一处；底板下部0.50m冬季经常流水区，受冻融影响，剥蚀严重，粗骨料裸露，钢筋外露锈蚀；底板表面存在大面积剥蚀现象，粗骨料裸露。

2)闸室段：现场检测发现闸墩底板下部0.50m冬季经常流水区，受冻融影响，剥蚀严重，粗骨料裸露，对闸墩混凝土进行回弹法检测，根据《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191-96)的规定，有抗冲耐磨要求的部位，混凝土等级不应低于C25。检测结果闸墩混凝土强度不满足要求；

3)出口渐变段：现场检测发现右侧混凝土侧墙断裂一处；底板下部0.50m冬季经常流水区，受冻融影响，剥蚀严重，粗骨料裸露；底板表面存在大面积剥蚀现象，粗骨料裸露[2]。

2.2.3 一号泄洪闸存在的问题

现场对该闸检测，结果如下：

1)出口明渠段：底板为钢筋混凝土结构 ，检测发现表面混凝土100%脱落，抗冻性和抗蚀性不满足规范要求。侧墙为重力式浆砌石挡土墙结构，目前挡土墙底部0.60m灰浆脱落，进一步检测发现墙体内部灰浆少，空隙大，个别段墙体块石已被水冲走，显然，挡土墙强度和稳定性已不满足使用要求。

2)悬槽段：悬槽段上部为钢筋混凝土矩型槽，基础上游为混凝土结构，下游为井柱基础。现在整个悬槽段泄水槽和井柱基础混凝土冻融破严重，混凝土表面大面积脱落，碎石外露，钢筋大部分裸露锈蚀，井柱断裂、下沉、倾斜，悬槽在纵向已成折线型，泄水槽止水失效，该段几经多次维修，目前已不能正常运行，急需修复。

3 除险加固工程措施

3.1 拦河坝加固措施

考虑到过往车辆的安全，在坝顶靠上游侧新建混凝土防护墙，防护墙高0.8m，厚0.3m，墙基础埋深0.5m。下游侧新建石质路缘，长735m。

主要工程量：安全防护墙混凝土527 m3，土方开挖650m3，平面木模板1893 m2。

3.2 上游坝坡护坡措施

现浇混凝土板护坡：为方形混凝土护坡，尺寸2.8m×3m，混凝土强度为C20，经计算，混凝土护坡板厚t=0.08m，由于地区受冻害影响大，冬季护坡容易冻裂，取t=0.15m，为防止土料流失在护坡底层铺土工布作为反滤层。护砌范围从水库死水位158.0m到坝顶160.8m，长823m。为增加混凝土板的抗冻性和抗冰推力，在混凝土板表层配置φ6构造筋钢筋网间距0.25m×0.25m，混凝土板尺寸采用2.8m×3m，伸缩缝采用沥青木板。

死水位以下两m(斜坡距离)采用砌石护坡，砌石厚度0.5m，长823m。

主要工程量：坝面清理6914 m2，混凝土1087 m3。钢筋制安12.7t。沥青模板1121 m2，土工布6914 m2，干砌石823 m3。

3.3 下游草皮护坡工程

现有草皮护坡不完整，本次加固计划将下游草皮护坡全部新建。一段是位于0+050-0+135之间，总面积4307m2，第二段位于0+285-0+735之间，总面积32918 m2。(由水库坝址区地形图量出)

主要工程量：坝面清理3000 m2，新建草皮护坡39086 m2。

3.4 拆除坝脚排水体重建工程

新建的排水棱体仍在现有排水体位置。

3.5 泄水建筑物加固措施

1)一号泄洪闸加固方案：将一号泄洪闸闸下明渠段和悬槽段拆除并在原址重建。

2)泄洪闸槽体措施：泄槽总长度为134m，挡土墙以上比降1/300，悬槽段比降1/20。根据现场情况和水利计算成果，本泄洪闸槽体为钢筋混凝土矩形槽，底板和侧墙厚均为20cm，挡土墙以上90m槽身直接接触地表，分为3段，每段30m，分缝采用651橡皮止水，两侧回填沥青木板。挡土墙以下为悬槽段44m，其中40m为陡坡段，4m为消能段，消能段和陡坡段分缝，止水与挡土墙以上部分相同。

3)槽体基础措施：槽体基础分为两种形式，从闸室以下90m，由于地面高程满足要求，原土壤基础较好，所以采用镇墩基础，镇墩尺寸为3.6m ×0.8m× 0.4m，钢筋混凝土结构。90m以下为悬槽段，所以在此设浆砌石挡土墙，梯形断面，墙高3m，底宽3m，顶宽0.5m，墙长度11.4m。挡土墙以下44m为悬槽段，在原井柱上设条形浆砌石基础，基础长为8.4m，深1.5m，宽3m。浆砌石基础上采用混凝土墩，混凝土墩高3m，底宽1.5m。

3.6 泄洪(引水)闸加固方案

1)泄洪闸闸室段整体拆除重建。闸门启闭台宽1.2 m，高1.8 m，台板厚0.2 m，立柱尺寸宽0.8 m，厚0.25 m，高1.6 m，均为钢筋混凝土结构。

2)更换闸门：新安装两扇钢闸门，两台启闭机(5t)。

3)进出口工程：泄洪闸进出口翼墙包括混凝土底板全部拆除重建，新建侧墙为混凝土重力式挡土墙。混凝土墙高2-1.5m，顶宽0.3m，底宽1.2-0.9m。

4 金属结构

此节制闸设平板钢闸门2扇。孔口型式：露顶式，闸门尺寸：1.5m×3.4m。

有压启闭，平板焊接结构钢闸门，加油漆进行防腐。选用螺杆式手动启闭机，启闭力5t。

小清沟水库土坝存在集中渗漏，上游护坡和下游排水体风化严重，影响正常运行；引水闸引渠段和进出口段、泄洪闸槽明渠段和陡槽段各部结构破坏严重，水库无专门溢洪道，现泄水建筑物一号泄洪闸不满足水库泄洪要求，闸门止水老化严重，长期漏水。以上这些问题严重影响了小清沟水库的正常运行，一旦出现险情将直接威胁到下游的大冷乡及大郑线铁路，应尽快进行除险加固。

[1]聂鹏云.关于水库除险加固的思考[J].河南水利与南水北调,2012(08):78-80.

[2]曹国玺.浅析水库除险加固的具体措施[J].河南水利与南水北调,2012(08):12-14.

1007-7596(2017)05-0091-03

2017-04-17

胡伟(1979-)，男，辽宁彰武人，工程师，从事水利工程管理工作。

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