忻府区双乳山水库除险加固工程分析

赵中人

（忻州市忻府区云中河水利管理处，山西 忻州 034000）

1 工程概况

忻州市忻府区双乳山水库位于云中河支流南云中河上游的双乳山脚下，距忻州城区约20 km，是海河流域子牙河水系滹沱河一级支流南云中河上的一座控制性工程。坝址以上控制流域面积330 km2，是一座分洪蓄清，灌溉兴利的中型水库。水库原设计总库容1 285万m3。水库始建于1959年，1962年建成并投入运行。原水库由大坝、1号2号副坝、溢洪道、灌溉洞、东西副坝组成。水库运行40余年来，出现了诸多不稳定隐患。

存在主要问题有：水库主、副坝防洪能力抵御100年一遇洪水标准；主、副坝上游护坡塌陷、破损严重。副坝坝顶宽度及抗滑稳定安全系数均不满足规范要求；坝体填筑质量差，大坝坝基、副坝坝体、坝基及东西副坝漏水严重，存在严重的渗透破坏现象，渗流形态不安全；溢洪道进口闸室为浆砌石结构，砂浆脱落，下游消力池两侧墙倾斜，出口消力坎掏刷破坏严重，进口闸门、启闭设施老化；大坝左坝肩岩体较破损，裂隙发育，渗漏严重；防汛上坝公路不畅，必要的大坝安全监测与管理设施缺失。

2 除险加固工程

2.1 库区工程地质问题

工程区处于云中山以东，忻定盆地金山、银山以西、奇村盆地南端。区域地质构造属于祈吕贺兰山字型构造东翼弧中，华夏原吕梁山褶断带东部的新华夏系断陷盆地边缘地带。受其影响，工程区内构造相对活跃，构造稳定受其影响；

库区两岸地下水补给河床，但是水库蓄水运行期，侧库水补给两岸，但无明显的出渗点。库岸渗漏存在，总渗漏量为6 325 m3/d，渗漏量较大；

库区存在浸没问题，但两库岸外都有工程，使其浸没范围不会再扩大，只要完善现有工程即可；

坝址区主、副坝都存在坝基渗漏问题，主坝渗漏量为2 029.28 m3/d，1号、2号副坝渗漏量分别为385.69 m3/d和165.72 m3/d，总计为2 581.39 m3/d。折合流量为0.03 m3/s，渗漏量较大。

另外，1号、2号副坝还存在渗透稳定问题，建议对1号、2号副坝坝基进行防渗处理。

主、副坝坝体质量欠佳，碾压不均匀，坝体干密度、透水性等指标都达不到设计要求，设计应考虑加固措施。

2.2 除险加固内容

山西省发展和改革委员会文件，以晋发改设计发［2009］1073号《关于忻府区双乳山水库除险加固工程初步设计的批复》，同意除险加固的主要建设内容为：主副坝坝基防渗处理、坝坡防渗加固。水库左岸垭口防渗处理；溢洪道和灌溉输水洞改建。防汛抢险道路改造；完善水库大坝观测等管理设施。

3 除险加固设计要点

3.1 工程设计

根据安全鉴定结果，水库现有坝顶高程不满足规范要求，大坝也存在严重安全隐患，不能按设计正常运行，认定为三类坝。

工程规模为中型，工程等别为III等。相应的主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时建筑物级别为5级。由于水库所在区域位于云中河出山口处，地形地貌均符合山区的特点，且上下游水头差大于10 m，同时考虑水库下游保护范围内有地级城市一座，有铁路、高速公路等重要设施，故此，永久建筑物的洪水设防标准按100年一遇洪水设计，1 000年一遇洪水校核。

本区地震动峰值加速度为0.2 g，相当于地震基本烈度8°。

3.2 工程布置

整个除险加固工程由主、副坝、7个小山包、溢洪道、左库岸防渗以及上坝公路和其他工程组成。

主坝：大坝坝顶宽5～7 m，路面为C 25现浇混凝土铺筑，向下游坡比3%。坝顶上游设C 20钢筋混凝土防浪墙，下游设预制混凝土路沿。上游坝坡坡比1∶3，护坡铺设预制混凝土嵌固块护坡，下设防渗土工布，下游坝坡坡比1∶2.7，采用草皮护坡和预制混凝土凹型排水沟；坝基采用等厚掘搅水泥土连续防渗墙防渗。

1号副坝：全部拆除重建，重新碾压回填土。坝后增设干砌石排水棱体。坝顶宽度8.5 m，迎水面坡比1∶2.5，背水面坡比1∶2.0，路面C 25现浇混凝土铺设，增设防浪墙，预制路沿。护坡铺设预制混凝土嵌固块护坡，下设防渗土工布。坝基采用等厚掘搅水泥土连续防渗墙防渗。

2号副坝：全部拆除重建坝顶铺设C 25现浇混凝土路面，上游设C 20钢筋混凝土防浪墙，下游设预制C 20混凝土路沿，上游坝坡坡比1∶2，护坡铺设预制混凝土嵌固块护坡，下设防渗土工布。下游坝坡坡比1∶1.75，采用草皮护坡，并设预制C 20混凝土排水沟，坝基采用结合槽防渗。

东、西副坝：东副坝上、下游坡比分别为1∶1.3和1∶1，进行培厚处理，对渗漏段340 m进行防渗加固处理，坝顶两侧筑浆砌石挡墙，中间填土压实，铺设泥结碎石路面。对上游坝坡进行修正，护坡铺设预制混凝土嵌固块护坡，下设防渗土工布。下游坝坡在原基础上整修，增设草皮护坡。

西副坝上、下游坡比分别为1∶1.31和1∶1，进行培厚处理，对渗漏段580 m进行防渗加固处理，坝顶两侧筑浆砌石防浪墙，中间填土压实，铺设泥结碎石路面。对上游坝坡进行修正，护坡铺设预制混凝土嵌固块护坡，下设防渗土工布。下游坝坡在原基础上整修，增设草皮护坡。

溢洪道和灌溉输水洞：将现状溢洪道及灌溉输水洞进口全部拆除重建，新建溢洪道布设在原址范围内。溢洪道由进口段、闸室段、陡坡段、消力池段和海漫及防冲槽段组成，设计最大泄洪量为249.62 m3/s。

左库岸帷幕灌浆：对距左岸垭口处135 m强渗漏段，进行帷幕灌浆处理，深度35 m，厚度1 m，分两排梅花布孔，排距1 m，终孔距1.5 m。

防汛抢险公路：结合双乳山水库旅游开发，将150 m上坝公路和917 m环库公路进行硬化处理，路面为C 25混凝土路面。

机电及金属结构：溢洪道设泄洪闸4孔，左右灌溉输水洞各1孔，设工作门及检修闸门，泄洪闸选用QL-2×120-SD手电两用螺杆启闭机，灌溉输水洞选用QL-50-SD手电两用螺杆启闭机起吊。

4 结语

2012年、2013年该工程已批复完成并竣工验收。工程竣工后，解决了大坝坝基渗漏及渗透稳定、1号与2号副坝以及东西副坝渗漏、库区左岸明望村西渗水进农户等工程地质问题，水库达到拦洪度汛条件，可正常蓄水，年均为四干渠供水300万m3，灌溉秦城乡农田1 334 hm2，年均为云中河景区供水400万m3，年均产渔5 000 kg。现水库运行正常，成为忻州市的一座重点中型水库，为当地防汛抗洪、农业抗旱、环境生态、旅游产业、经济发展发挥着越来越重要的作用。

中小型病险水库的除险加固，应结合水库的实际情况，坚持因地制宜的原则，采取有效的措施，对病险水库进行除险加固。并应注重新方法与新技术的应用，提高水库除险加固工程的质量，保证其能达到治理的效果，确保水库的正常运行及安全性，促进水利事业的可持续发展。