淺析小型危險水庫除險加固工程措施

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唐山是個多水庫的城市，共有大、中、小型水庫155座，其中大中型水庫有6座，小型149座，幾乎全部分布在山區(qū)。近十幾年來，由于上級領導的重視和國家對水利投資的加大，唐山的所有大、中型水庫分別得到了不同程度的加固治理，防洪標準有所不同程度提高。然而，其它的小型水庫多數是二十世紀六七十年代群眾運動的產物，屬于典型的“三邊工程”，又經過幾十年的長期運行，大多數小型水庫都存在大壩壩體、壩基、壩肩漏水；水庫放水洞和溢洪道年久失修，不能正常運用，有水不敢蓄的問題，如不及時發(fā)現問題并及早采取除險加固措施，就會極大地限制唐山市現代化的發(fā)展步伐，尤其對農業(yè)現代化的制約更為明顯。
    2、小型水庫的調洪驗算
    小型水庫的調洪驗算在小型水庫的設計中尤其重要，水庫調洪均可以采用求解水量平衡方程近似積分式和泄流能力曲線兩聯(lián)力方程式。但由于各地水文地質情況不同，各地多以本地區(qū)的水文實測資料為主要依據，參考調洪資料，結合自然地理特性，制定出符合各地實際情況的暴雨和洪水曲線和經驗公式。下面以唐山地區(qū)某小型水庫為例：
    首先計算該水庫300年一遇24h 的暴雨，采用公式Htp=Kp·Ht
    式中  Htp－－不同歷時任一頻率的暴雨量；
    Kp －－ 模比系數； 由《唐山市水文手冊》查得
    Ht －－ 多年平均最大t時段暴雨量； 由《唐山市水文手冊》查得計算洪水總量，采用經驗公式W=0.1R·F
    式中  W －－洪水總量；  萬m3
    R －－ 洪水徑流深；  mm   由《唐山市水文手冊》查得
    F －－ 流域面積；  Km2   F=27 Km2
    由該水庫的蓄水量～水位曲線圖查得最大洪水總量對應的庫水位，從而確定泄水建筑物底高程。
    然后計算洪峰流量、洪水歷時并繪制洪水過程線，分別采用公式：
    Qmp=(Cp·F)/(F+2)0.4   (1     式中  Qmp－－某一頻率的洪峰流量;   m3/s   
    Cp －－ 某一頻率的洪峰模系數;   
    T  －－ 洪水總歷時;   h
    Tg －－ 漲水歷時;   h
    J  －－ 河道比降;   ‰
    由以上數據可以清楚知道最大洪峰流量、洪水歷時并繪制洪水過程線。
    最后用Д.И.高切林公式qm=Qm(1-V/W)計算水庫最大出流量
    式中  qm－－  經調節(jié)后水庫最大出庫流量；  m3/s
    V －－  水庫溢洪道底以上至設計最高水位間滯洪庫容；  萬m3
    這樣就可以通過放水洞和溢洪道來調控水庫，確保水庫安全度汛。
    3、小型水庫的除險加固措施
    除險加固措施有多種，可以具體問題具體分析，根據每個小型水庫的實際情況，分別采取切合實際的除險加固措施?，F在針對小型水庫存在的主要問題，介紹一些工程中經常采用的典型的措施方法。
    3．1大壩迎水面噴錨措施
    小龍?zhí)端畮煳挥诙负訛纯h境內，1970年動工興建，1972年竣工，水庫建成試蓄水時就漏水。從1976年到1994年，曾先后組織8次堵漏灌漿，起到一定的作用，基本解決了兩壩頭繞滲問題，但沒有徹底根除壩體漏水。1995年月10月2日，當水庫蓄水量達到490萬立方米，水位115.5米時，壩體突然出現3處明顯漏水點，位置在沿壩線第二、三道伸縮縫處，第二排觀測孔與91.5米高程線相交處，漏水量從15立方米/小時增加到77.6立方米/小時。針對上述漏水情況，96、98兩年進行了帷幕灌漿，灌漿效果仍不很明顯，壩體滲漏問題仍未解決，經過分析比較決定對大壩迎水面實施噴錨措施，具體施工工藝如下： 
    清基清坡面：先將迎水坡壩基處的淤積泥土清除，將壩根的巖面清理干凈，在巖面做鑿毛處理，然后將原壩坡護墻上的砂漿面清除，露出漿砌石面并做清面處理。
    埋錨掛網：在迎水坡護墻面，壩基巖面、兩壩頭巖面按梅花形排列埋設系統(tǒng)錨桿。鋼筋網網格20cm×20cm。選用直徑Φ10mm的鋼筋為宜。用焊接方式與錨桿連接。
    噴混凝土：噴混凝土采用濕噴，將拌合好的丙乳豆石混凝土和水拌勻以后送到噴嘴處，再添加液體速凝劑，用壓縮空氣補給能量進行噴射。兩壩頭、壩基連接的噴面長度以壩體基巖連接處以5米為宜。
    3．2大壩壩體帷幕灌漿措施
    蘇朗峪水庫位于遷西縣境內灑河上，系小（二）型水庫，于1975年開始興建，1977年完成。壩型為漿砌石拱壩。水庫屬70年代群眾運動產物，施工時大壩砼防滲心墻采用人工振搗，造成砼心墻振搗不實，導致水庫建成蓄水后壩體滲漏。漏水部位在死水位至正常水位之間，當水位超過死水位3米時，壩后呈潮濕狀；水位超過死水位5米時，壩后出現細小明流；汛期水位達到正常水位時，壩后部分段呈射流狀；冬季壩后結冰受凍融破壞，背坡壩面漿砌石勾縫部分脫落。
    針對壩體漏水問題，經過方案比選最后決定采取壩頂心墻垂直鉆孔灌漿。方法如下：單排布孔，孔距2米。鉆灌分三個施工次序，先鉆灌第一孔序（孔距6米），再鉆灌第二孔序（孔距4米），最后鉆灌第三孔序（孔距2米）。采用150型鉆機鉆孔，孔徑75mm，孔深達到漏水高程死水位以下1.5米，灌漿水泥標號采525#水泥。
    3．3土工膜和粘土水平防滲措施
    同胞峪水庫位于遷西縣境內，屬橫河系，系?。ǘ┬退畮?，壩型為粘土斜墻壩。該水庫是七十年代群眾運動的產物，水庫興建時大壩基礎未清到不透水基巖上，導致水庫建成蓄水后壩基漏水嚴重，潛伏著安全隱患。開始準備在壩腳前做粘土截滲墻方案，但在開槽時出現流砂現象，正常情況不能開槽，經建設單位建議決定改為水平防滲措施，具體措施如下：
    對100米長的壩基在壩前做土工膜鋪蓋水平防滲。具體做法如下：首先將庫水排干，在大壩迎水坡腳上游40米范圍內找平庫底，并在距大壩坡腳40米處挖一道深1.0米、寬0.5米的溝用來固定土工膜，然后鋪設20厘米厚細砂墊層，墊層上鋪設土工膜（兩布一膜），其規(guī)格為300g/m2，最后在土工膜上鋪設20厘米厚細砂做為保護層。
    對于水庫左壩頭迎水面400 m2范圍內做粘土水平防滲工程，具體做法：先用推土機找平，然后在找平層上鋪設1米厚的優(yōu)質粘土，粘土層應分層碾壓，達到規(guī)范要求的密實度，粘土層應與壩體內的粘土斜墻結合密實，最后在粘土層上鋪設1米厚土料作為保護層，防止水庫無水或少水時牲畜的破壞。
    3．4粘土截滲墻垂直防滲措施
    后韓莊水庫位于遷西縣境內，屬灤河流域長河系，系?。ǘ┬退畮?，壩型為粘土斜墻壩。水庫興建時，大壩基礎未清到完整基巖上，水庫建成蓄水后壩基就嚴重漏水，1978年曾在壩后做了排水反濾導滲工程，雖然緩解了險情，但滲漏問題仍未完全解決，依然潛伏著安全隱患。鑒于該水庫粘土斜墻壩型和投資問題，根據漏水部位及漏水原因，決定采用壩前粘土防滲墻措施。
    具體做法如下：在迎水坡腳處開挖截滲槽，深挖至不透水基巖以下0.5米，探測平均深約為4.0米，截滲墻厚選用壩前水深10米的0.2倍，即2米。而后采用人工回填粘土并分層夯實，截滲墻與原粘土斜墻結合為一體，結合厚度為1.5米。
    3．5水庫放水洞及其啟閉設施損失采取的措施
    大河局水庫位于遵化市境內沙河上。放水洞全長126.5米，洞徑Φ1.5米，后100米為直徑Φ0.8米的鋼管，鋼管進口處用砼澆注，放水洞最大泄量5.45立方米/秒。自水庫建成至今，放水洞壓力管道及閘門運行20多年，由于維修資金短缺造成年久失修，鋼管銹蝕嚴重，再加上養(yǎng)護管理不善等原因，放水洞鋼管已出現多處漏水，閘門絲桿發(fā)生嚴重變形，致使閘門啟閉困難。
    經治理后放水洞100米長壓力鋼管段，更換成DN800毫米、壁厚10毫米的新鋼管。首先將鋼管進口段與放水洞銜接處的砼鑿除，再將鋼管上邊的土料清除并開挖成1.5米寬2.5米深的溝槽，換成新管，然后再將新鋼管與放水洞銜接處用砼重新澆注，鋼管上面仍用土料進行填筑并夯實。同時將放水洞閘閥更換成Z945T-800的電動鋼閘閥。
    3．6溢洪道損壞問題采取的措施
    八里鋪水庫位于遷西縣境內的橫河水系上，系?。ǘ┬退畮?，溢洪道為岸邊開敞式，堰頂高程23.8米，設計堰頂寬度9.1米，設計最大泄流量30秒立方米，經核實現有溢洪道未達到上述設計標準。為保障安全度汛，對其80米狹長溢洪道做開挖擴展處理。加寬溢洪道3.25米，達到設計寬度8.25米，平均開挖深度8米，溢洪道最大過水深度1.7米，達到?。ǘ┬屯翂卧O計標準，200年一遇，泄洪能力28.2秒立方米。
    4、結束語
    唐山市小型危險水庫除險加固工程實施后，能夠確保水庫安全度汛，正常蓄水，發(fā)揮其應有的防洪社會效益和經濟效益，大大保證了水庫下游廣大人民群眾的生命財產安全，對于發(fā)展農村水利和農業(yè)現代化具有積極的意義。