春雷水库恢复整治设计要点分析

谭军

（贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州 贵阳 550002）

1 工程概况

水库位于乌江水系南明河支流贯城河的上游支流，贵阳云岩区政府所在地东北面黔灵镇的宅吉村、沙河村交界蛮坡处，距小关水库约2 km，距穿洞水库0.70 km，距贵阳市中心3 km。

春雷水库坝址以上集雨面积1.53 km2（其中穿洞水库为1.10 km2，穿洞水库至春雷水库区间集雨面积为0.43 km2）。设计洪水标准按200 年一遇洪水校核，20 年一遇洪水设计，校核洪水位为1 112.96 m，设计洪水位为1 112.20 m，水库总库容为18.40万m3，正常蓄水位1 110.60 m对应的库容为13.10万m3，死库容为0.70万m3，调洪库容为5.30万m3，兴利库容为12.40万m3。该工程等别为Ⅴ等，水库规模为小（2）型水库，主要建筑物大坝、溢洪道、放水涵管为5级建筑物。

2 水库恢复整治设计

由于在水库恢复整治的二个方案中，方案1和方案2的整治内容大体相同，只是在库区整治时不同。因此，在水库恢复整治设计中，方案1和方案2有相同的大坝整治、溢洪道整治、大坝防渗整治和防洪管道改造，库区整治时按二个方案分别叙述。

2.1 大坝整治

2.1.1 大坝坝顶整治

大坝坝顶由80号浆砌石砌筑而成，坝顶宽度2.75 m，坝顶高程1 111.54 m。根据大坝200 年一遇洪水校核，20 年一遇洪水设计的防洪标准进行坝顶高程计算成果见表1。根据表1大坝的坝顶高程应为1 113.88 m，而现状坝顶高程1 111.54 m，故大坝的坝顶应加高才能满足要求。

表1 坝顶安全超高△h及相应计算的坝顶高程表 单位：m

大坝坝顶整治采用80 号浆砌石加高坝顶2.34 m，并为保证坝顶的外观平整，在坝顶上采用0.20 m 厚的C15 混凝土抹面，坝顶沿上游1∶0.70的坡度和下游1：0.55的坡度同时加高，加高后的坝顶宽度为1.50 m。另外，坝顶向下游倾斜2%。

2.1.2 大坝坝坡整治

大坝迎水面坡度为1∶0.70，设有8 cm 厚的混凝土防渗面板。大坝背水面为砌石，坡度为1∶0.55。根据计算，大坝的抗滑稳定和坝基应力指标满足规范要求，故大坝上下游坡度保持不变。上游迎水面结合坝体防渗进行整治，下游背水面采用0.20 m厚的C15混凝土抹面，以保证坝坡外观的平整。

2.2 溢洪道整治

溢洪道布置在大坝左岸，为正槽式溢洪道。堰顶高程1 110.60 m，溢流堰型为开敞式宽顶堰，堰宽2.60 m、堰长约为3.75 m，后接坡度约为1∶3.70的泄槽段。整个溢洪道底板均设有10 cm 厚的R100 混凝土。根据目前的溢洪道现状，其进水口和溢流堰部分还比较完整，只是泄槽段被土回填，故应挖出填土，恢复泄槽段，再用0.20 m 厚的C20 混凝土对溢洪道过水面进行抹面，并使泄槽段尾部和市政排洪大沟用跌坎连接。

2.3 大坝防渗整治

2.3.1 大坝坝体防渗整治

坝体防渗采用混凝土面板，原厚度为0.08 m。根据《浆砌石坝设计规范》采用0.30 m厚混凝土面板防渗才满足要求。对坝体上游面混凝土防渗面板加厚0.22 m，混凝土强度标号为C20，抗渗标号为W4。并结合防渗整治进行上游面坝坡整治。

2.3.2 大坝基础防渗整治

大坝基础分布地层岩性以灰色厚层块状灰岩、燧石灰岩为主，该地层岩溶较发育，水文地质特征为强岩溶含水层，说明库水有向库首南西测低洼地带渗漏的可能性。虽然大坝基础是放在基岩上，但由于大坝为六十年代兴建，施工中受当时条件所限，坝基清基不彻底，加之没有进行帷幕灌浆处理、大坝砌体和基岩之间没有设混凝土垫层等原因，可能造成坝基、坝肩局部渗漏和绕渗。据调查大坝稳定，坝体及两岸未出现渗漏现象，但长期运行下区，特别是在高洪水位下，是可能造成坝基、坝肩局部渗漏和绕渗的。因此在汛期时要加强水库的维护管理，尤其在主汛期要加强值班守护，以免发生意外。

根据以上大坝基础的水文地质情况，应对大坝基础进行帷幕灌浆处理。灌浆在坝顶上进行，坝体灌浆进尺可兼作对坝体砌体的防渗加固。由于本工程大坝为5级建筑物的低坝，灌浆下限至新鲜基岩的顶部，灌浆深度平均为30 m 左右。采用单排灌浆，孔距3 m。故帷幕灌浆共计灌浆孔18个，总进尺540 m。

2.4 改造新歆园至春雷水库的排洪管道

新歆园至春雷水库的排洪管道为5 根直径0.50 m 的圆形管道，复核其过流2.50 m3/s，不满足穿洞水库P=0.50%下泄洪水13.50 m3/s要求。改成5根直径1 m的钢筋混凝土管，可过流14.50 m3/s，满足过洪要求，并把洪水排至春雷水库内。

2.5 库区整治

2.5.1 方案1

水库库区目前库底高程为1 118～1 109 m，根据春雷水库库容曲线，要恢复其原有的规模，库底高程需为1 109～1 101 m，需在水库内开挖土方深9～8 m，总方量约为10 万m3，并用0.30 m 厚的80号浆砌块石对水库四周贴坡护岸。恢复后水库正常蓄水位1 110.60 m对应的水库面积为1.80万m2，库容为12.80万m3，总库容为18.40万m3。另外，为恢复到水库原有的面积和库容及考虑到春雷水库的工程管理范围和保护范围，需拆除鹿冲关道桥约280 m，还需拆除小石城生活住宅小区已建和在建的房屋约2 430 m2（为底层房屋面积）。

2.5.2 方案2

恢复库区的范围为库区中的库中靠上游部分和库中靠下游部分及库首。根据目前水库现状，该部分库区靠上游部分的库底高程为1 113 m，面积约2 480 m2，需开挖至1 109 m 高程，开挖方量约1.16 万m3；库中靠下游部分及库首目前库底高程为1 109 m，面积约7 580 m2，可不进行开挖。另外，对整个水库库底平整夯实，并用30 cm 厚的80 号浆砌块石回填，形成高程为1 109 m 的库底。对于四周开挖的边坡，采用30 cm 厚的80号浆砌块石贴坡护岸，护岸岸顶高程和坝顶高程1 113.88 m同高。对没有开挖部分的四周，须修建80号浆砌块石防洪墙，墙顶高程同样和坝顶高程同高，以防止洪水淹市政道桥的柱基和小区房屋。恢复后水库正常蓄水位1 110.60 m 对应的水库面积为1.01万m2，库容为约1.44万m3，总库容为4.09万m3。此方案可不涉及道桥和房屋拆除。

2.6 按方案2整治后的大坝稳定和应力复核

按方案2整治后，库底高程1 109 m，为评估该状况下水库大坝的抗滑稳定和应力情况是否满足规范，对该最大坝高13.85 m浆砌石大坝按重力坝和重力挡土墙两种情况分析计算。

2.6.1 按重力坝分析计算

淤沙高程取为1 109 m，最终计算成果见表2。

表2 大坝抗滑稳定和坝基应力计算成果表

大坝在基本组合时，抗剪断安全系数均大于3，抗剪安全系数均大于1.05；在特殊组合时，抗剪断安全系数均大于2.50，抗剪安全系数均大于1.0；大坝最大垂直正应力小于基岩允许承载力80 t/m2，大坝最小垂直正应力大于0。因此，春雷水库大坝的抗滑稳定和坝基应力指标满足规范要求。

2.6.2 按重力挡土墙分析计算

按水库蓄水（工况1）和未蓄水（工况2）两种情况计算。墙后填土内摩擦角35°，粘聚力为0；容重1.90 t/m3。墙底摩擦系数0.5。土压力按库仑理论计算，最终计算成果见表3。

表3 重力式挡土墙计算成果表

根据上表可知，春雷水库大坝按重力式挡土墙计算，抗滑安全系数均大于1.30，抗倾覆安全系数均大于1.50，地基最大压力均小于地基允许承载力80 t/m2，满足规范要求。

2.6.3 对比小结

以上春雷水库大坝的稳定分析是考虑大坝的下游没有填土，事实上目前大坝的下游已填土至1 109 m高程，下游填土的左边至一已修建好的挡土墙，右边接现有城市道路。因此，按方案2整治，春雷水库大坝的稳定是大大有富裕的。

3 水库恢复整治设计工程量

根据上述春雷水库恢复整治设计，最终得出其恢复整治设计主体建筑工程工程量（此略）。

4 结语

春雷水库恢复整治的任务，一是要恢复其应有蓄洪、滞洪的防洪功能；二是要恢复其应有的水资源生态环境功能。根据水库恢复整治设计要点分析和水库水资源环境要求，可全部恢复其原规模，以发挥春雷水库的防洪和水环境功能。