吕家河水库除险加固工程设计

田银娥

（晋城市水务局）

囗实用技术

吕家河水库除险加固工程设计

田银娥

（晋城市水务局）

吕家河水库位于陵川县西河底镇吕家河村，坝址以上控制流域面积3.1 km2，总库容32万m3，是一座以防洪为主兼顾养殖的小（2）型水利工程。1975年2月开工建设，1976年3月竣工，坝型为碾压式均质土坝。目前存在的主要问题是防洪标准低、坝体质量差、溢洪道泄洪不畅、观测设施空白，安全隐患较大。针对存在的问题，进行了除险加固具体设计。

吕家河水库 除险加固 工程设计 坝体 溢洪道 护坡 陵川县

1 工程概况

吕家河水库位于陵川县城西部25 km处的西河底镇吕家河村东，所在河流属沁河水系丹河三级支流吕家河流域。水库坝址以上控制流域面积3.1 km2，流域长度1.0 km，纵坡8‰。水库枢纽由大坝、溢洪道等建筑物组成，总库容32万m3，是一座以防洪为主兼顾养殖的小（2）型水利工程。

该水库1975年2月开工建设，1976年3月竣工，坝型为碾压式均质土坝。建坝时由于质量控制措施不到位，遗留问题较多，近40年来水库一直带病运行。为了提高大坝的安全性，2009年10月进行了水库防汛应急处理，在下游坝脚增设排水棱体；2013年8月，进行了水库应急专项除险加固改造，主要建设内容为对溢洪道0-015-0+065段开挖，并对0-015-0+010段进行衬砌。

现状大坝长100 m，坝顶高程1 045.4-1 045.8 m，最大坝高7.5 m，坝顶宽度3.0 m，上游坝坡1∶2.0，下游坝坡1∶3.0，上下游坝坡均无护坡。溢洪道位于大坝右侧，总长度230.0 m，净宽3.0-2.0 m；控制段底板为钢筋混凝土无坎宽顶堰，堰宽3 m，堰顶高程1 043.0 m，侧墙为M7.5浆砌块石；泄槽段为明渠和浆砌块石城门洞型拱涵。

2 存在问题

2.1 防洪标准低

采用《山西省水文计算手册》推求本工程设计洪水。现状溢洪道，根据调洪计算结果，20年一遇校核洪水情况下，经水文计算所需最大坝顶高程为1 045.95 m，已超过现有坝顶高程。坝顶高程不能满足20年一遇校核洪水，大坝防洪能力不满足《防洪标准》（GB50201-1994）要求。

2.2 坝体质量差

主要表现在：一是大坝填筑质量差。根据坝体取样进行室内土工试验结果，坝体干密度1.39-1.52g/cm3，平均1.47 g/cm3，达不到有关规定的要求；二是坝体渗漏。下游坝坡中部少量坝面常年阴湿，说明大坝渗漏，存在安全隐患；三是坝基渗漏。在坝下坡脚处有明显渗漏出逸点，且常年处于湿阴状态，说明坝基存在渗漏；四是坝面不规整。大坝坝顶高低不平，上游坝坡没有防护措施，不能有效保护坝体土料免遭库水的冲刷。经对现状坝体进行稳定和渗流分析计算，只有在正常蓄水位情况下，下游坝坡可满足稳定要求，也不会发生渗透破坏。

2.3 溢洪道泄洪不畅

溢洪道堰顶及泄槽明渠段净宽3.0 m，明渠段下游为浆砌块石城门洞型拱涵，宽仅2.0 m，涵洞断面尺寸小，影响正常泄洪。

2.4 观测设施空白

该水库建设时未设置观测设施，一直无法对坝体位移、渗水等情况进行观测，不能监测工程运行状况，亦不能及时发现问题和处理工程隐患。

3 除险加固工程设计

该水库除险加固，尽量利用原有工程，以减少工程造价，力求经济合理。根据工程目前存在的问题，拟定加固方案并进行具体设计。

3.1 大坝加固工程设计

3.1.1 坝顶增高防浪墙

该水库大坝现坝顶高程，不能满足20年一遇校核洪水标准要求。根据确定的溢洪道设计方案，经水文计算所需最大坝顶高程为1 045.95 m，超过了现有坝顶高程，因此需对大坝进行加高。本着坝顶结构与布置经济实用的设计原则，在坝顶上游侧增设防浪墙，按照设计规范要求并结合工程实际情况，确定吕家河水库坝顶高程为1 045.5 m，防浪墙顶高程1 046.7 m。防浪墙顶宽0.5 m，M7.5浆砌块石结构。坝顶开挖至高程1045.3m，铺设0.2m厚C20混凝土；在坝顶下游侧设路缘石，宽0.2 m，高0.5 m，高于坝顶0.2 m，M7.5浆砌块石结构。改造后的坝顶宽仍为3 m。

3.1.2 上游坝坡增设护坡

该水库原大坝上游坝坡1∶2.0，无护坡。为了防止风浪淘刷和冰冻等破坏，设计增设坝上游护坡。经对干砌块石及预制混凝土块两种护坡方式进行比较，认为块石具有坚固持久、抗冲刷能力强、可就地取材等优点，故上游护坡设计采用干砌块石护坡。干砌石块护坡厚0.3 m，其下铺设反滤层，反滤层厚0.3 m。上游坝脚采取抛石挤淤。

3.1.3 下游坝坡草皮护坡

该水库原大坝下游坝坡1∶3.0，无护坡。设计下游坝坡采用草皮护坡，并增设岸坡排水沟。排水沟规格40 cm×40 cm，M7.5浆砌石结构。

3.1.4 坝体及坝基灌浆

该水库大坝坝体填筑质量差，坝体干密度不达要求，造成下游坝坡中部及坝基出现渗漏，存在安全隐患。针对此，需对大坝坝体及坝基进行灌浆处理。灌浆采用黏土浆液充填灌浆，灌浆孔按两排布置，三角形布孔，第一排钻孔距坝顶上游边界线1.0 m，孔距2.0 m，排距1.5 m，灌浆孔深入至坝体以下基础6.0 m。经核算，大坝灌浆加固后，坝坡稳定，不渗流，满足规范要求。

3.1.5 增设观测设施

根据需要，增设大坝变形、渗流量、浸润线、水位等4项观测项目及其设施，以观测大坝位移、渗流等。

3.2 溢洪道加固工程设计

溢洪道位于大坝右岸，总长度230 m。其中，引渠长15 m，宽3.0-7.1 m；控制段为无坎宽顶堰，堰顶长10.0 m，堰顶高程1 043.0 m，堰顶净宽3.0 m；泄槽段长度205 m，0+010-0+065明渠段宽3.0 m，0+065-0+215泄槽段为浆砌块石城门洞型拱涵，宽2.0 m。主要问题是泄水涵洞断面不能满足校核洪水的泄洪要求。

溢洪道0-015-0+010段已建成，加固设计维持现状；0+010-0+065段已开挖成型，但未衬砌，除险加固设计对其进行衬砌；0+065-0＋215段，泄水涵洞拆除重建，使其满足泄水要求。溢洪道改造全长205 m，过水断面采用矩形断面，其中0+065-0＋085段为开敞式，0+085-0＋215段顶部设混凝土盖板。具体设计如下：

3.2.1 桩号0+010-0+065段

长55 m，设计纵坡2.5%。边墙为M7.5浆砌块石重力式挡墙结构，高2.5 m，顶宽0.5 m，迎水面为直墙，背水面坡度 1∶0.35；底板厚 0.5 m，为 M7.5浆砌块石结构。边墙每隔10.0 m设伸缩缝，缝间填聚乙烯闭孔泡沫板。

3.2.2 桩号0+065-0＋143.3段

长78.3 m，设计纵坡2.5%。其中，0+065-0＋085段为开敞式矩形断面，边墙为M7.5浆砌块石重力式挡墙结构，高2.5 m，顶宽0.5 m，迎水面为直墙，背水面坡度1∶0.35；底板厚0.5 m，为M7.5浆砌块石结构。0+085-0+143.3段，边墙为M7.5浆砌块石重力式挡墙结构，净高2.0 m，顶宽0.5 m，迎水面为直墙，背水面坡度 1∶0.35；底板厚 0.5 m，为 M7.5浆砌块石结构；顶部覆盖C20钢筋混凝土盖板，0+085-0+105段盖板厚0.3 m，0+105-0+143.3段盖板厚0.5 m。边墙及盖板每隔10.0 m设伸缩缝，缝间填聚乙烯闭孔泡沫板。

3.2.3 桩号0+143.3-0+215段

长71.7 m，设计纵坡0.94%。边墙为M7.5浆砌块石重力式挡墙结构，净高2.0 m，顶宽0.5 m，迎水面为直墙，背水面坡度1∶0.35；底板厚0.5 m，为M7.5浆砌块石结构；顶部覆盖C20钢筋混凝土盖板，厚0.5 m。边墙及盖板每隔10.0 m设伸缩缝，缝间填聚乙烯闭孔泡沫板。

4 结语

吕家河水库工程除险加固后，满足了规范要求，防洪标准提高到20年一遇洪水标准，能够排除诸多安全隐患，减轻下游河道的防洪压力，保证水库下游人民群众的生命财产的安全。

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1008-0120（2017）03-0045-02

2017-06-22

田银娥（1970-）：女，高级工程师；通讯地址：山西省晋城市泽州路1195号，048000