银河水库除险加固工程措施浅析

□王 姝（辽宁省盘锦水文局）

银河水库除险加固工程措施浅析

□王 姝（辽宁省盘锦水文局）

修建水库是人类兴水利、除水害的重要手段。病险水库的存在不仅严重影响区域防洪安全，同时也限制了水库效益的正常发挥。为保障水库及区域的防洪安全，充分发挥水库兴利效益，需对病险水库进行除险加固。文章以辽宁省昌图县银河水库为例，对水库除险加固工作的若干关键问题进行研究，着重对主坝、溢洪道、输水洞存在的病险问题进行除险加固设计。

银河水库；除险加固；工程设计

1 水库概况及除险加固的必要性

银河水库位于昌图县昌图镇银河村，建于辽河二级支流马仲河上，始于1970年，距昌图县城5 km，是一座以防洪、灌溉、养鱼为主的综合利用小（1）型水库。主体工程由大坝、溢洪道、输水洞组成。银河水库由兴建至今，已运行30余年。其间由于当时条件的限制，在改扩建的过程中存在质量控制不严的问题。工程运行多年，严重老化，存在大坝稳定、坝体渗漏、混凝土强度降低等主要问题。根据2007年水库安全鉴定被鉴定为三类坝。

2 拦河坝加固设计

2.1 坝体结构稳定分析

根据历年最大风速和风向，选择风向与坝轴线成一定角度的多年风速资料进行分析，得出平均最大风速为13.50 m/s。

水库大坝为均质土坝，大坝全长770 m，最大坝高8.20 m，坝顶高程127.90 m，坝顶宽5.00 m，上、下游同在120.75处设戗台，宽为2.00 m，上游坡坡比为1∶3，下游坡比为1∶2。

2.1.1 土坝变形分析及评价

从水库大坝管理运行资料看，坝体局部存在轻微沉陷，主要是由于坝体不均匀沉降引起的，由于观测资料不全，无法进行分析计算，只能对产生的原因进行分析。分析其原因主要以沉降为主，兼有其它成因，主要原因有以下几个方面：①因为土料施工时含水过高，干容重过低，水库建成后，在其自身重量的压缩下，坝的中心部位和下部其土料的干容重逐渐加大，而外壳较松，加之风雨作用，使土变软，以至促使松软外壳的塑性蠕动。②坝基河床软弱的粘土覆盖层薄厚不均，致使大坝受重力下沉不均匀，导至坝体不同部位产生沉降差。③上坝土料混杂，性质不一，各部分土体自体沉陷、变形量不同所导。④坝体局部存在轻微沉陷是威胁水库安全的主要问题，必须进行处理。

2.1.2 土坝稳定分析

2.1.2.1 计算参数的选取

由于银河水库历经多年运行，原始设计资料难以查找。

2.1.2.2 计算工况的确定

根据大坝现状的实际运行条件和水位参数，以及《碾压式土石坝设计规范》中的相关规定，计算工况如下：

正常运用条件：正常高水位123.30 m，稳定渗流期上、下游坡的稳定计算。设计洪水位124.03 m，稳定渗流期上、下游坡的稳定计算。库水位在坝高1/3处，稳定渗流期上、下游坝坡稳定计算。库水位由设计洪水位降至123.30 m时上游坝坡稳定。

非常运用条件：校核洪水位124.80 m，可能形成稳定渗流时上、下游坡的稳定计算。

2.1.2.3 边坡稳定计算

稳定计算方法根据规范规定，采用计及条块间作用力的简化毕肖普法计算坝坡抗滑稳定安全系数。

边坡稳定计算采用中国水利水电科学研究院的《土石坝边坡稳定分析程序（STAB95）》，稳定计算成果见表1。

表1 土坝稳定计算成果表

由土坝稳定计算成果表1可以看出，在各种工况下，土坝边坡稳定，计算安全系数均大于规范允许的安全系数，所以土坝的边坡在上述工况下是稳定的，大坝总体变形性状及坝体沉降趋于稳定，但仍有开裂的可能，土坝抗滑稳定满足规范要求。

2.2 护坡方式

迎水坡采干砌石护坡，被水坡为草皮护坡。

2.3 排水体设计

大坝坝后设贴坡排水，要清除松土及富含有机物的坝后填土。根据规定排水体顶面应高出坝后浸润线（正常运行）逸出点高程1.50～2.00 m。通过初步考虑贴坡排水顶高程为124.91 m。在排水体与坝体、坝基土接触面上，铺设一层350 g/m2的无纺布作为反滤保护层。在排水体后设置排水沟。

2.4 坝顶布置

坝顶采用砂石路面，厚度为0.30 m；坝顶设有路灯照明。

3 溢洪道结构设计

3.1 引渠

引渠长10 m，底宽30 m，边坡1:2.00，比降2‰。本次设计将引渠做干砌石衬砌，衬砌厚度为0.40 m，下设0.10 m碎石垫层。每隔2 m设沥青木板伸缩缝。

3.2 导流段

导流段采用钢筋混凝土结构，由底板和两侧挡土墙组成。底板混凝土强度等级为C20，墙混凝土强度等级为C25，底板长5 m，底板高程123.30 m底板厚0.30 m，下设0.20 m碎石垫层，0.20 m砂垫层，首末端设置2 m深齿墙，底板配筋Φ12@250双层网格。挡土墙顶高程从125.30 m，墙顶宽0.30 m，底宽0.50 m，外伸0.50 m。详细尺寸见图纸。

导流段前进行防渗处理，铺设土工膜防止水从上游渗透到控制堰，从而导致下游渗透破坏。防渗处理长度为10 m，（从导流段上游底板开始至上游10 m），深度为3 m。土工膜上铺设0.10 m中细砂垫层、0.40 m干砌石，上部再用粘土回填。

3.3 控制堰

控制堰为钢筋混凝土结构，由底板和两侧边墙组成。底板混凝土强度等级为C20，墙混凝土等级为C25，堰顶高程为123.30 m，堰净宽30 m，底板厚1 m，底板下设0.20 m碎石垫层，0.10 m砂垫层，为增加渗径在堰体首末两端底板下设2 m深齿墙。

3.4 陡坡段

陡坡段为钢筋混凝土结构，底板混凝土强度C20，墙混凝土等级为C25，矩形断面，比降1/4，落差3.96 m，陡坡段长16 m，底板厚0.30 m，下设0.30 m厚碎石垫层，0.20 m厚砂垫层。

3.5 消力池

消力池为钢筋混凝土结构，池长11 m，由底板、挡土墙、消力坎组成。底板混凝土强度等级为C20，墙、消力坎强度等级为C25，底板高程119.34 m，底板厚0.60 m，消力池末端设0.75 m高消力坎。

3.6 海漫段

海漫段为干砌石结构，长18 m，宽30 m，由底板、齿墙组成。底板厚0.40 m，下设0.20 m碎石垫层，首末端齿墙深均为2 m。

4 输水洞加固设计

4.1 进口段

进口段采用钢筋混凝土结构，由底板和两侧挡土墙组成。底板长5 m，底板高程120.75 m，底板厚0.30 m，下设0.10 m砂垫层，首末两端设2.00 m深的齿墙，底板配筋Φ12@250双层网格。底板混凝土标号为C20，抗冻标号F100，抗渗标号为W6。

4.2 洞体段

整个洞体均为钢筋混凝土结构，洞截面尺寸为1.00 m× 1.00 m，洞体长40.75 m，洞进口底板高程120.75 m。洞底板、顶板及侧墙厚0.30 m，底板下设0.10 m砂垫层，为防止不均匀沉降设伸缩缝，并在分缝处设橡胶止水和截水墙，截水墙断面为梯形断面，上顶宽0.50 m，底宽1.30 m，墙高1 m。

4.3 竖井式控制段

为防止浸润线形成将竖井布置在靠近坝顶。竖井为钢筋混凝土结构，矩形截面，竖井基础平面尺寸为4.00 m×4.00 m，底板厚0.30 m。启闭台顶高程126.50 m，启闭梁截面尺寸0.20 m×0.40 m（宽×高），启闭梁配筋为Φ16。由于原闸门和启闭机已无法正常启闭，故需更换。闸门为铸铁平板闸门，采用10 t电动卷扬启闭机。同时对启闭室进行重建。

因闸门开启时。闸下高速水流不断带走空气，使闸后形成不稳定的低压区，从而引起流态不稳定，闸门振动或建筑物的气蚀破坏和启闭力的增加，为消除这种低压区，在闸门后设置通气管由洞内直通到洞外大气中，以便在闸门启闭时起充气和排气的作用，通气管直径为Φ100。

启闭室为砖混凝土结构，平面尺寸为4.00 m×4.00 m墙后0.37 m，启闭室地面配筋为Φ12单层网格。

4.4 消力池段

消力池为矩形过水断面扩散式消力池，钢筋混凝土整体结构，宽度为3.00 m。总长7.00 m，池深0.40 m，底板厚0.50 m，池底高程120.25 m。

4.5 海漫段

海漫段为干砌石结构，长11 m，宽3 m，由底板、齿墙组成。底板高程120.55 m，底板厚0.40 m，下设0.20 m碎石垫层，首末端齿墙深均为1.50 m。

［1］王启新.中小病险水库的除险加固措施［J］.黑龙江水利科技，2014（7）:181-182.

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［5］黎恒.花田岗水库除险加固处理［J］.广西水利水电，2014（3）:42-43.

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2016-12-02

编辑：赵 鑫

王姝（1973-），女，高级工程师，主要从事水文情报、预报；水文水资源工作。