昆明市晋宁区宝峰街道办事处 云南昆明 650601
摘要:本文分析了尖山水库除险加固的技术措施,针对大坝、输水涵管、溢洪道存在的问题提出了详细的加固方案,确保水库安全运行,满足防洪和灌溉需求。
关键词:水库大坝;除险加固;边坡稳定性
引言:
尖山水库主要用于下游农田灌溉和防洪保护。随着多年运行,水库设施老化,存在安全隐患。
1工程基本情况
1.1水库概况
尖山水库位于昆明市晋宁区宝峰街道北西侧,总库容15.1万m³,正常蓄水位2071.46m。水库枢纽建筑物由大坝、输水涵管及溢洪道三部分组成。大坝坝高25m,坝顶长度68m,输水涵管为布置于顺流左岸的有压涵管,由进口段、涵管段、闸室段、消能段、出水渠段组成,全长114.93m。溢洪道布置于大坝顺流左岸,由进水渠段、控制段、泄槽段组成,全长68.11m。
1.2大坝存在的主要问题
2020年,昆明市水利水电勘察设计有限公司对水库进行现场安全检查,发现大坝坝顶高低不平,坝顶路面两侧剥蚀情况严重,上下游坝坡无护坡,坝坡凹凸不平,未设踏步,坝坡坝面有灌浆漏浆凝块。水库蓄水时涵管闸房后侧坝坡处出现渗水现象,经工作人员渗水量约1.7-2.1公斤/秒。
输水涵管的启闭闸房未出现裂隙、倾斜等变形,闸室段工作闸阀存在锈蚀老化情况,闸房内闸阀有潮湿痕迹。消能段、出水渠段浆砌石破损,排水不畅。
溢洪道为无闸控制开敞式宽顶堰。控制段浆砌石破损,底板泥沙淤积,溢洪道不能发挥作用,不满足防洪安全要求。
根据水利部《水库大坝安全鉴定办法》《水库大坝安全评价导则》(SL258-2017),水库大坝安全类别为三类坝,防洪安全性为C级,具体评级如下表1所示。
表1水库具体评级
大坝 | 输水建筑物 | 泄水建筑物 | |
渗流安全性 | C级 | B级 | C级 |
结构安全性 | B级 | B级 | C级 |
抗震安全性 | C级 | B级 | C级 |
尖山水库主要用于下游1000余亩农田灌溉供水,同时也兼顾下游村庄的防洪保护,但工程设施日趋老化,存在安全隐患,因此需要对尖山水库进行除险加固,根治工程病害[1]。
2除险加固措施
2.1工程等别与洪水标准
根据《防洪标准》(GB50201-2014)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2017),水库工程等别为Ⅴ等,工程规模为小(2)型,水库永久性水工建筑物级别为5级。大坝高度高于15m,上下游最大水头差大于10m,其洪水标准按山区、丘陵区标准确定。
表2工程洪水标准
项目 | 大坝 |
设计 | 20年一遇 |
校核 | 200年一遇 |
消能防冲 | 10年一遇 |
2.2坝除险加固措施
2.2.1大坝加固设计
2.2.1.1大坝现状与问题分析
根据勘探结果,该大坝为均质土坝,坝体主要由含砾粉质粘土构成,坝基岩石为昆阳群黑山头组之全—强风化板岩、砂质板岩。坝体碾压质量较差,结构不密实,达不到规范要求。坝体及坝基土与浅部基岩主要为中等透水层[2],坝基存在渗漏条件。
2.2.1.2加固方案具体措施
1、防渗处理
对坝体、坝基及两坝肩进行灌浆防渗处理;针对坝体碾压质量差、结构不密实以及坝基土局部强度偏低等问题,采用灌浆进行防渗处理,提高坝体及坝基的整体性和抗渗性能,防止渗漏发生发展。针对坝肩渗透性较强的问题,进行垂直防渗处理,切断坝肩渗漏通道,防止坝体浸润线过高[3]。具体采用常规灌浆,布置为单排孔,孔距均为1.5m,分Ⅲ序孔进行灌注。涵管洞身两侧边墙上大坝帷幕上下游各增设5个加强灌浆孔,孔距、排距均为1m。本次防渗灌浆钻孔总进尺1670m,灌浆总进尺1362m。
2、坝体及坝坡防护
坝顶增设路缘石能够有效防止地表径流对坝顶的冲刷,提高坝顶的抗冲刷能力,保护坝体安全。上游坝坡修整并护坡,消除坡面局部缺陷,使其满足设计坡比要求,提高坝坡稳定性。护坡可以有效防止风浪和雨水对坝坡的侵蚀,提高坝坡的抗冲刷能力,因此增设上坝踏步方便日常巡查和维护。
下游坝坡采用风化料填筑培厚、草皮护坡,增大坝体自重,提高坝体的抗滑稳定性,降低坝坡的渗透坡降,减小渗流压力。
3、排水设施建设
坝脚新建排水体有效降低坝体渗透压力,提高坝体的抗滑稳定性,防止坝基产生渗透变形。同时建设岸坡排水设施能够拦截和排泄地表径流,防止地表径流对坝体和坝基的冲刷,提高坝体的安全度。
增设大坝水位、位移等观测设施,实时监测大坝的运行状态,及时发现问题,为大坝的安全运行提供保障。
2.2.2输水涵管加固设计
2.2.2.1涵管现状与问题分析
该输水涵管进口段、涵管段及出口段结构完好。消能段及出水渠段为浆砌石衬砌,无冲刷稳定问题。进口段边坡稳定。出口段左岸边坡稳定性较好,右岸无边坡稳定问题。涵管全段基础主要置于强风化板岩之上,地基强度较高。
2.2.2.2加固方案建议
1、重建进水口和增设拦污栅
重建进水口能够改善水流条件,提高引水效率,并方便维护;增设拦污栅可以防止杂物堵塞涵管,保障输水安全。采用钢筋混凝土结构重建进水口,并设置检修平台和通道;在进水口前端设置固定式或移动式拦污栅。
2、闸房修缮和更换工作闸阀
工作闸阀长期运行可能导致磨损、腐蚀等问题,所以对闸房进行全面检查,修复损坏的墙体、屋顶等结构,并进行防渗处理,更换老旧或损坏的工作闸阀,选用性能可靠、耐腐蚀的新型闸阀。在合适的位置增设检修闸阀,并与工作闸阀形成联动控制,提高检修工作效率。
2.2.3溢洪道加固设计
2.2.3.1涵管现状与问题分析
针对溢洪道的病害情况,本次除险加固方案拟重建的溢洪道由进水渠段、控制段、泄槽段、消能段及出水渠段组成。
根据工程地质测绘结果,溢洪道轴线所在位置基岩埋深较浅,地表仅分布薄层残坡积层,而溢洪道沿线基础均置于全风化板岩之上。全风化岩层地基强度较高,对溢洪道基础稳定较为有利。然而全风化岩层呈近土状,边坡局部易产生坍塌,底板抗冲刷能力差,易产生渗透变形破坏。
2.2.3.2渠道边坡处理方案
对于渠道边坡开挖,建议采取一定的坡比来确保稳定性。具体将残坡积层的开挖坡比设置为1:1~1:1.15,黑山头组板岩和砂质板岩的开挖坡比设置为1:0.75~1:1,有助于保证工程的稳定性和施工的顺利进行。
结束语:
综上所述,本文解决了尖山水库当前的安全隐患,未来应持续关注水库运行状态,进行定期检查与维护,确保水库长期稳定运行。
参考文献:
[1]彭溢.中小型水库大坝除险加固防渗处理措施探析[J].中国科技期刊数据库工业A,2023(7):0132-0135
[2]鹿阳.中小型水库大坝除险加固方案的设计及其实施效果[J].四川水泥,2023(2):34-36