桐柏县白莲洼水库除险加固工程措施

【摘 要】坝体填筑质量差，坝坡凹陷、局部塌陷。坝顶无防浪墙。迎水面护坡无垫层，护坡石粒径小，散乱，风化，缺失，坡面淘刷严重；背水坡坡脚无排水体，大面积散浸，坝基渗漏量大。溢洪道宽度不一，岸坡及底板未护砌，边坡较陡，严重滑塌，出口跌差大，冲刷拉切严重。输水洞进口基础淘刷，洞身裂缝漏水，水库无启闭设施。无观测设施。

【关键词】水库；除险加固；大坝；溢洪道；输水洞

0 引言

白莲洼水库位于南阳市桐柏县程湾乡，位于长江流域唐白河水系三夹河支流上。该水库始建1974年3月，于1975年9月竣工。坝址以上控制流域面积1.76平方公里，主河道长2.06公里，河道平均比降0.093。水库主要建筑物有大坝、溢洪道、输水洞等。下游有程湾乡7个行政村，1.3万人、1.6万亩耕地。是一座以防洪为主，兼顾灌溉、水产养殖等为一体的综合利用小（Ⅱ）型水利枢纽工程。

白莲洼水库工程等别为V等，主要建筑物级别为5级，水库本次除险加固工程设计防洪标准为20年一遇设计，200年一遇校核，校核洪水位218.50m（黄海高程系），相应库容26.6万m3；设计洪水位 217.65m，相应库容为23.21万m3；兴利水位216.1m，兴利库容17.4万m3；死水位205.2m，死库容为1.0万m3。水库主要建筑物有大坝、溢洪道和输水洞等，是一座以防洪为主，兼顾灌溉、水产养殖等为一体的综合利用小（2）型水利枢纽工程。

水库大坝为均质土坝，水库原设计坝顶高程218.3～219.18m，最大坝高19.6m，该水库自1975建成以来。已运行三十多年，发挥了较大的社会效益，但同时存在许多工程隐患。而水库一旦失事，将给下游基础设施和沿河人民群众带来严重灾害。

1 水库安全鉴定及存在的问题

1.1 水库安全鉴定

2007年5月按照《水库大坝安全评价导则》SL258-2000，结合水库现状，邓州市水利勘测设计室编制了《河南省桐柏县白莲洼水库大坝工程安全评价报告》，提出了《大坝安全鉴定报告书》，经河南省水利厅审批核查，认为水库为三类坝，属病险水库，工程存在以下问题：

（1）白莲洼水库地处河南省桐柏县程湾乡，地理位置重要。

（2）经复核，水库防洪能力不满足国家《防洪标准》GB50201-94规定要求。

（3）大坝为均质土坝，坝体填筑质量差，坝坡凹陷、局部塌陷。迎水面干砌石护坡无垫层，护坡石粒径小、散乱、风化严重。输水洞进口段爬坡漏砼碳化、剥蚀、裂缝，漏水。工程质量不合格。

（4）经复核，大坝河槽段上下游坝坡抗滑稳定安全系数基本满足规范要求，但迎水坡无护坡，坡面陶刷局部呈倒坡。

溢洪道未护砌，边坡较陡，无消能工。

输水洞进口基础淘刷。

结构安全性为C级。

（5）大坝坝体座于第四系残坡积含砾粉质粘土上，坝基回填质量差，坝下沼泽化；背水坡坡脚无排水体，坝坡有散浸。渗流安全性为C级。

（6）根据《中国地震动参数区划图》，该区地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度。不需进行抗震安全复核。

（7）输水洞进口为混凝土爬坡漏结构，出口无灌溉、泄洪等控制建筑特，水库现状无金属结构，不再进行金属结构安全评价。

（8）无大坝安全监测设施。管理设施不完善。

1.2 工程存在的问题

根据水库鉴定成果，水库存在的主要问题有以下几点：

大坝

大坝为均质土坝，坝体填筑质量差，坝坡凹陷、局部塌陷。坝顶无防浪墙。坡面淘刷，干砌石护坡无垫层，护坡石粒径小，散乱，风化，缺失，坡面淘刷严重，背水坡坡脚无排水体，大面积散浸，坝基渗漏量大，大面积沼泽化，工程质量不合格。

溢洪道

溢洪道宽度不一，岸坡及底板未护砌，边坡较陡，严重滑塌，出口跌差大，冲刷拉切严重。

放水设施

由于缺乏资金投入，大坝运行中维护不够，输水洞进口基础淘刷，洞身裂缝漏水，水库无启闭设施，放水灌溉不便，不能发挥水库正常效益发挥。

基础设施

大坝没有渗流和沉陷、位移观测设施，无法对大坝进行安全监测。

大坝无管理房及专职管理人员，无防汛道路。

2 除险加固工程措施

针对白莲洼水库工程中存在的问题，对水库的大坝、溢洪道、输水洞等建筑物进行除险加固。

2.1 大坝主体工程的除险加固

2.1.1 坝顶工程

坝顶有交通要求，建有“村村通”道路。本次设计在原有“村村通”道路的基础上，对坝顶路面进行硬化处理。采用150mm厚C20混凝土路面，下铺设150mm厚石灰稳定土基层，坝顶路面向下游侧呈1%倾斜。上游设0.25m宽防浪墙，下游设0.15m宽混凝土路沿，C20混凝土路面宽4.6m，整修后坝顶总宽5m。

2.1.2 上游护坡工程

经比选，大坝上游设计采用C20预制混凝土块护坡，护坡坡度采用原坡度1：2.3，由坝顶护至死水位205.2m高程。预制混凝土块采用边长30cm的正六边形，厚12cm，下铺中粗砂碎石混合垫层，厚度20cm。

2.1.3 下游护坡整修

大坝下游坡需削坡培厚，大部分坝段需回填，仅靠近岸坡处部分坝坡需削坡。整修后下游坝坡坡比为1：2，采用草皮护坡。

2.1.4 排水导渗工程

贴坡排水：设置在大坝下游，桩号0+016～0+068之间，主要用于导渗。贴坡坦石厚300mm，顶部高程208m。下设两层反滤层，分别为厚150mm的中粗砂层和厚150mm的5～20mm碎石。

排水沟：在坝脚设纵向排水沟，纵向排水沟净过水净断面尺寸为0.3m×0.3m，在左右坝肩设岸坡排水沟，岸坡排水沟过水净断面尺寸为0.2m×0.2m。排水沟均采用M7.5浆砌石结构，上表面及临水面用M10水泥砂浆抹面。

2.1.5 大坝灌浆工程

大坝采用充填式灌浆，充填式灌浆范围为大坝桩号0+000～0+079，灌浆孔为双排，分别布置在新坝轴线上下游0.75m处，排距1.5m。单排孔距2.0m，终孔距1.0m。深入基岩1m，灌浆采用3：7水泥粘土浆。

2.2 溢洪道加固设计

经复核，现有溢洪道泄流量能够满足国颁GB50201-94及部颁SL252-2000规定的20年一遇设计和200年一遇校核洪水标准要求。

溢洪道位于大坝右端约50米的低凹处，开敞式明渠，原规划底部高程216.1米，原规划溢洪道底宽7.5米，最大泄量48.6M3/S。现状溢洪道底宽10.2m，底部高程214.9m。

此次设计依据《防洪标准》（GB50201-94），《溢洪道设计规范》（SL253-2000）及其它相关规范，本着投资节省的原则，对溢洪道按5级建筑物、20年一遇设计，200年一遇校核，取原规划溢洪道行洪断面，清淤疏挖后，采用宽顶堰型式，同时对边墙、底板进行衬砌，堰顶宽10.2m，堰顶高程216.1米。

左右岸边坡采用浆砌石护砌，坡度1：0.5；底坡采用C20混凝土护底。

2.3 放水设施加固设计

原输水洞进口段爬坡漏断裂漏水，且无启闭机室，放水时需人工开启放水孔，运行不便，本次除险加固对输水洞进口段进行拆除新建，改造成折悬臂闸门爬坡漏式表层放水斜卧管。

本次设计将输水洞进口爬坡漏拆除重建。工作水深10.9m，共设5个进水孔，孔径0.5m，孔口垂直。最低一级进水孔高程为死水位20.52m，第二级放水孔高程为208m，第三级放水孔高程为210m，第四级放水孔高程为212m，最高一级放水孔高程为214m。爬坡漏净断面尺寸0.6m×0.6m，，底板坡比1：3，采用0.4m厚C20现浇混凝土，盖板采用0.2m厚C20现浇钢筋混凝土，边墙采用0.3m厚C20现浇钢筋混凝土。放水设备控制采用0.6m×0.6m铸铁闸门，3t手动葫芦启闭。

2.4 监测设施设计

白莲洼水库大坝无安全观测措施，坝体未设浸润线观测和变形观测设施，为运行管理需要，本次拟进行大坝表面变形观测项目设计。

变形观测：在桩号0+060处设置一个观测纵断面，布设3个表面观测标点，各标点均为竖直位移与水平位移共用，安装强制对中装置。在纵断面观测线地基坚硬稳固部位上各布置一个工作基点，共计2个工作基点。

另外，本次设计还在防水设备处增设一组水尺，进行上游库水位观测。

3 结论

通过以上的除险加固工程措施，工程完成后，加固了大坝坝体，完善了溢洪道的泄流条件，改善了水库的周边环境，使防洪、灌溉、旅游、养鱼等效益大大提高，同时也保障了水库下游沿岸抵御洪水能力，使下游免受洪涝灾害，可保证人民群众生命财产的安全，促进了国民经济的持续稳定发展。