十里河水库除险加固方案探讨

文章编号：1673-9000（2017）01-0124-03

陕西水利

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十里河水库除险加固方案探讨

乔

剑

（大同市农业节水管理站，山西大同037004）

［摘

要］本文通过分析十里河水库存在的问题，提出了大坝坝基防渗处理，坝坡加固加高，重建泄洪冲

沙闸、灌溉进水塔，灌溉输水洞混凝土衬砌等除险加固措施，以保证水库安全稳定运行。

［关键词］大坝；泄洪闸；输水洞；除险加固；方案设计［中图分类号］TV697.3

［文献标识码］B

DOI:10.16747/j.cnki.cn61-1109/tv.2017.01.049

1工程概况

十里河水库位于十里河上游，左云县县城西南角，是

3

3.13.1.1措施

问题分析及加固措施

大坝存在问题分析及加固措施

大坝坝基及主坝与副坝防渗墙渗漏问题分析及加固主要存在两处集中渗漏，分别为桩号0+247~0+330段

城市供水、灌溉等综合利用的中型水库。水库控一座防洪、

总库容1060万m3，水库原设计标准制流域面积127km2，

为100年一遇设计，500年一遇校核。

水库于1973年5月开工兴建，1976年11月15日竣工。水库枢纽由大坝、冲沙泄洪洞和灌溉输水洞组成。水库坝长1230m，坝坡迎水面设1m高的浆最大坝高1325.9m，

砌石防浪墙，大坝由主坝和副坝组成，工程等别为Ⅲ级。2011年经安全鉴定，确定为三类病险水库。为确保水库正常蓄水，充分发挥兴利效益，必须对其进行除险加固。

在桩号和主坝与副坝防渗墙衔接处渗漏。通过本次勘察，0+275处，截水槽底部含卵砾石，含量约13%，厚度1.1m，在桩号0+285～0+330段，截水槽上部为人工堆积卵石混合土，其结构松散，为强透水层，厚2.1m。据筛分试验，其卵石含量为18%，砾石含量为49%，砂含量为27%，粉粘粒含量为6%，不均匀系数为22.5，曲率系数为1.35。通过访问水库管理站参加当年施工的老同志，截水槽由左向右填筑，且右段卵石混合土较左段厚，当施工至右段时，由于左段粘土截水槽的阻水作用，地下水位逐渐升高，右段开挖边坡多处发生坍塌，致使基坑两侧的卵石混合土涌入基坑内，形成了粘土截水槽下部为低液限粘土，上部为卵石由于该层卵石混合土为强透水层，根据地质结构，混合土。

采用下式计算该段渗漏量（公式选自《水利水电工程地质手册》第444页）：

Q=BkM

H

2b+M2存在问题

（1）主坝坝基截水槽在桩号0+247～0+330存在卵石混合土

夹层，且与卵石混合土接触面没有设置反滤层，容易发生大坝塌坑渗透破坏；副坝下游排水反滤层质量不满足要求，存在渗流稳定破坏。

（2）大坝坝顶路面凹凸不平，防浪墙部分开裂、倾斜，局部坝面护坡损坏严重。上游坝面干砌石护坡杂草丛生，损坏，坝面塌陷；下游坡面杂草丛生，碎石护坡损坏。

（3）冲沙泄洪洞和灌溉输水洞伸缩缝存在漏水问题，冲沙泄洪洞和灌溉输水洞进水塔混凝土质量差，塔体冻融剥蚀严重，骨料外露、钢筋锈蚀严重，强度不满足要求，结构布置不合理。

（4）冲沙泄洪洞和灌溉输水洞闸门及启闭设备严重老化，闸门不能正常启动，影响水库泄洪和灌溉，启闭机室结构不满足抗震要求。［收稿日期］2016-10-27

式中：Q———坝基渗漏量（m3/d）；

B———计算段宽度，取值83m；

k———岩层渗透系数，取加权平均值16.5m/d；H———正常蓄水位时大坝上下游水位差，取值11.2m；M———坝基透水层厚度，取值2.1m；2b———坝基宽度，取值180m；

［作者简介］乔剑（1977-），男，工程师，山西大同人，主要从事水利建设工作。

·124·

新总2017204期年1第月1期

经估算，在正常蓄水位1322.45m时，该段渗漏量为179.0m3/d，年渗漏量6.5万m3/a。

在坝上、下游水位差产生的渗透压力作用下，可产生渗透变形。依据《水利水电工程地质手册》，其不均匀系数Cu＞20，可能产生的渗透变形类型为管涌。根据坝基卵石混合土层的不均匀系数、细粒含量和渗透系数等综合考虑，求得其允许水利坡降为J允=0.11。根据该段地质结构，经计算该段水平渗流段在正常蓄水位1322.45m时，水利坡降J=0.12，大于允许水利坡降0.11，容易发生管涌型渗透变形。

通过分析观测资料与地质勘察试验，认为水库渗透途径主要有:①主坝坝基粘土截水槽地置于弱风花泥岩层，下部为低液限粘土，上部为卵石混合土，结构松散，为强透水层。②主坝与副坝防渗墙衔接不良，产生渗漏。

加固措施：根据十里河水库地质勘察资料，结合目前土坝防渗加固措施，对坝基及主坝与副坝防渗墙衔接处渗漏部分采用高压喷射灌浆处理。本次除险加固对0+247~0+311段坝基进行高喷灌浆。高压喷射灌浆防渗墙轴线布置在马道内侧，距离坝轴线上游21.25m处，在0+306处与原副坝支线防渗墙相连，全长m。高压喷射灌浆采用摆喷形式，单排孔，孔距1.5m。防渗墙最小厚度要求大于0.3m，要求渗透系数k≤1.0×10-5～1.0×10-6cm/s。混凝土防渗墙顶部插入坝体土层≥2.0m，底部插入基岩1m。3.1.2

大坝坝顶、坝坡存在问题分析及加固措施

对于大坝坝顶路面凹凸不平，防浪墙损坏严重，坝面护坡损坏，坝面塌陷等问题。加固措施：将原坝顶路面改为混凝土路面，改建范围坝0+000~0+980，混凝土厚20cm，下设0.2m厚水泥稳定粒料垫层，路面设3%外斜坡，下游侧设路缘石。

保留现有防浪墙，将防浪墙顶10cm厚的混凝土拆除，在原浆砌石上浇注30cm厚的混凝土，使防浪墙高度达到1.2m，以满足坝顶超高要求，并对原有浆砌石墙体进行水泥砂浆抹面。由于冲沙泄洪闸施工时需对坝体进行开挖，拆除坝顶防浪墙120m，冲沙泄洪闸施工完成后再恢复该段防浪墙，除去新建闸室段，需新建防浪墙约115m。新建防浪墙采用重力式浆砌石挡土墙结构，顶宽0.6m，底宽2.0m，高1.2m，基础埋深2.4m。防浪墙每15m设一道伸缩缝，缝内设止水。

恢复因修建冲沙泄洪闸拆除的上下游护坡和贴坡排水（0+014.85～0+131.25）。对坝面破坏严重的护坡进行整治。上游新修干砌石护坡厚0.3m，其下设厚1.0m的砂砾石垫层和0.3m厚的反滤层。下游新修碎石护坡厚0.3m，其下设厚0.3m的砂砾石垫层。在大坝左右两岸顺坝体与岸坡结

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合处设岸坡排水沟，并与下游马道排水沟相连，排出两岸山坡和坝坡积水。3.2

副坝存在问题分析及加固措施

副坝0+355~0+805段排水反滤层质量不满足要求，干砌石贴坡风化严重，反滤层厚度不足，级配单一，压重不足，起不到反滤作用。

加固措施：原砂砾石压重平整，重新修建贴坡反滤层，反滤层顶部高于地面0.3m。

贴坡干砌石厚0.3m，下部分别设0.3m厚的碎石垫层和0.6m厚的反滤层。贴坡反滤底部设排水沟，排出坝脚渗水。3.3

冲沙泄洪洞进水塔存在问题分析及加固措施由于现有冲沙泄洪洞进水塔结构布置和强度均不满足现行规范要求，无法对其进行局部改造，所以本设计将进水塔全部拆除，重新修建进水塔。

加固措施：泄洪洞工程全长95m，拆除现有冲沙泄洪洞进水塔和洞身，在原位置新建一座泄洪冲沙闸，最大设计泄量306.0m3/s，使水库满足1000年一遇防洪标准。泄洪冲沙闸由进口段、闸室段、斜坡段和消能段四部分组成。

进口段：在闸室上游设八字型翼墙，桩号闸0-030～闸0+000，长30m，扩散角为12°，墙顶高程由1321.67m渐变到1311.90m，最大墙高10.77m。翼墙底板内侧设30m长钢筋混凝土铺盖，厚0.3m，下设100mm厚C10素混凝土垫层，每10m设一道变形缝，缝宽20mm，缝内设651橡胶止水带，沥青油毡、沥青砂浆填缝。

闸室段：冲沙闸设1孔，孔口尺寸6.0m×6.0m，门顶设胸墙挡水。闸底板高程1310.9m，与主河床基本齐平。闸室段长22m，桩号闸0+000～闸0+022。闸墩和底板采用C25钢筋混凝土结构，闸墩顶宽1.0m，底宽2.9m，闸底板厚2.0m。

斜坡段：桩号闸0+022～闸0+060为陡坡段，坡度1∶7.45，扩散角10.43°，水平投影长38.0m，底板厚0.3m。

消能段：闸室出口采用底流消力池消能方式，消力池基础位于泥岩上，采用C25钢筋混凝土结构，桩号闸0+060～闸0+095，池深3.0m，池长35.0，池底高程1305.8m，底板厚0.6m。底板内设φ50PVC排水管，间、排距2.5m，梅花型布置。3.4

灌溉输水洞进水塔存在问题分析及加固措施灌溉输水洞位于坝轴线桩号0+346.5处，洞内出现3条裂缝，其中2条为环形裂缝，最大裂缝宽3mm～5mm。现有灌溉输水洞进水塔结构布置和强度均不能满足使用要求，所以将进水塔拆除重建。

加固措施：在原灌溉输水洞洞身顶拱、底板和侧墙四

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2017年1月新总204期第1期

周内衬0.2m厚钢筋混凝土，伸缩缝内设651橡胶止水带。

将灌溉输水洞进水塔拆除重建，进水塔底板坐落在卵石混合土基础上，采用C25钢筋混凝土结构。由于洞前淤积高程已为1317.6m，高于原洞底高程5.7m，为保证灌溉洞引水，将进水塔进口高程设为1317.6m，内设平板工作闸叠梁检修门和拦污栅，工作闸门后设胸墙挡水，闸孔尺寸门、

1.2m×1.2m。闸室后布设一跌水，跌水墙高7.0m，消力池底高（上接第104页）

表３

计算工

况工况1

计算工况不考虑防渗土工膜作用考虑防渗土工膜作用

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深1.5m，长5.5m，底板厚1.0m，消力池出口与程1310.6m，

灌溉输水洞进口连接。

4结语

十里河水库除险加固工程于2014年7月通过竣工验

目前，大坝运收，大坝除险加固措施均已完建并投入使用。行状态正常，能够发挥其经济效益和社会效益。

围堰渗透稳定计算结果

渗流量堰体最大堰基最大

/m3/d溢出比降溢出比降6.35

0.95

0.68

不设贴坡排水设贴坡排水备注

水压力按总应力法考虑。围堰整体稳定安全系数为K=1.52>1.05，满足设计规范要求的稳定允许值，表明围堰设计断面是合理的。

5结语

本文根据工程条件及场地特点，提出了充砂袋装砂围

工况21.850.340.05

堰及钢板桩两种围堰结构，研究表明：采用合理的防渗土工膜防渗方式的袋装砂围堰结构的防渗效果及稳定性均符合规范要求，能满足工程设计及施工要求，较之钢板桩造价更低。围堰结构其施工更便捷、

参考文献

［1］陆忠民,吴彩娥.青草沙水库堤坝工程关键技术研究与实践

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［2］彭良泉,李令长.长江口袋装砂围堤稳定分析方法探讨[J].人

民长江,2015,46（16）:23-26.

［3］SL274-2001，碾压式土石坝设计规范[S].北京:中国水利水电

2001.出版社，

考虑防渗

工况2

土工膜作用

1.940.340.05

围堰整体稳定按最不利工况进行分析计算，基本工况组合为：围堰填筑完成并进行初期排水后，外河遇20年一遇高潮位5.82m，基坑侧无水，堰顶考虑行车荷载15kPa的工况。

[3]参照《碾压式土石坝设计规范》，稳定分析计算采用

瑞典条分法，计算公式为：

（cili+Wcosθitanφ）iK=MR=∑

MS∑Wsinθi

计算过程中，忽略渗透水压力和孔隙水压力的作用，（上接第123页）

合理控制风量的引入，防止因为风量过大、缺氧燃烧出现受热面受热不良的状况，防止受热面超温的时候应当特别注意投、停燃烧器要对称、均匀；

（5）加强吹灰管理，通过合理的吹灰程序，严谨科学的参数以及运行周期，防止因人为操作的问题或者设备缺陷引起受热面出现吹损情况；及时清除锅炉的结焦，避免锅炉内大焦块对冷灰斗水冷壁管产生破坏；

包括对内在设备的严格合理的控制同时，还应制定科学严谨的巡回检查制度，并且认真严格执行，才能有效解决爆管事故，降低电厂损失保证锅炉设备的正常运行。

虑，作为火力发电企业，应该发动全员参与，各司其职，在各专业人员共同努力之下，才能有效控制好防止受热面四管泄漏的每一个小环节，才能切实提高火力发电机组的稳定性。

参考文献

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析[J].金属热处理，2007,32（S1）:36-39.

3结语

严格控制锅炉受热面四管泄漏，也就有效降低了火力

［4］江国栋，唐庆顺，洪茂林，等.火电厂过热器管爆管分析[J].热

加工工艺，2011，40（4）:184-185.

［5］胡安，冉桂林，胡海蓉.锅炉“四管”泄露原因浅析[J].锅炉制

造，2008，（4）:35-36.

发电厂的非停事件。防止四管漏是一项综合工程，应从运行、检修、技术改进等方面加强监督、管理和检查。综合考

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