摘要：小城水庫運行多年，在防洪、灌溉、養(yǎng)殖等方面發(fā)揮了巨大社會效益和經(jīng)濟效益同，但由于水庫修建在文革時期，受當時條件限制，主要樞紐工程存在安全隱患較多，險情時有發(fā)生，急需進行除險加固。本文介紹了小城水庫除險加固設計中的技術處理，包括大壩上下游護坡，大壩灌漿處理，溢洪道改造處理，增設安全檢測系統(tǒng);修建防汛搶險公路。經(jīng)采取以上加固措施后，保證了水庫大壩正常運用。
關鍵詞：小城水庫、除險加固、大壩、溢洪道
1、概述
1、1工程概況
小城水庫位于吉林省舒蘭市小城鎮(zhèn)東南6.5公里。壩址座落于細鱗河支流的黃梁河上。水庫集雨面積為75.2km2，河長18.7km，河道比降7.06％，坡面長762m，屬于大陸性氣候，多年平均降雨量為750mm。水庫總庫容1420萬m3;校核洪水位315.48米，相應庫容為1420萬m3;設計洪水位314.90米，相應庫容為1250萬m3;正常蓄水位314.75米，相應庫容為1200萬m3;死水位306.70米，相應庫容為50萬m3。水庫設計灌溉面積5.01萬畝，有效灌溉面積4.35萬畝。是一座中型水庫以防洪、灌溉為主兼養(yǎng)魚等綜合利用蓄水工程。工程等別為3等，主要建筑物為3級。水庫設計洪水標準為50年一遇洪水設計，二百年一遇洪水校核，五百年一遇洪水保壩。
1.1 工程樞紐建筑物
小城水庫主要由大壩、溢洪道、輸水建筑物組成。
大壩為混合壩，由均質(zhì)壩和粘土斜墻壩構成，壩長617.4米，寬6.5米，壩頂高程316.56米，最大壩高13.8米。上游坡比1：3，下游坡比1：2.5，內(nèi)坡為塊石護坡，外坡為草皮護坡。
溢洪道位于大壩右端，基礎座落在花崗巖上，為岸邊式溢洪道，由引渠、閘室、泄槽、消力池、海漫段及尾水渠組成。溢流堰為實用堰，堰頂高程311.80米，設四孔平板鋼閘，每孔凈寬2.5米。中墩下設灌溉取水底孔�？椎赘叱�306.70米。
輸水建筑物位于溢道左、右兩側。左側輸水建筑物為臨時鐵皮渡槽，右側輸水建筑物為混凝土暗管。
2、工程存在的主要問題和除險加固必要性
小城水庫1966年興建，1970年竣工。由于水庫建于文革時期，由受當時特殊歷史條件所致。工程標準低，施工質(zhì)量差，隱患多，汛期險情較嚴重，始終被列為險庫。根據(jù)鑒定為三類壩。
2.1 大壩壩頂高程不夠
根據(jù)《水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準》（山區(qū)、丘陵部分）SDJ12―78;水庫屬三等工程主要建筑物級別為3級，洪水標準為五十年一遇洪水設計，千年一遇洪水較核。原二百年一遇洪水較核，不滿足防洪要求。經(jīng)壩頂高程復核計算，壩頂高程316.56米，較千年一遇洪水標準所需的高程低1.59米。小城水庫壩頂高程不滿足規(guī)范規(guī)定的防洪要求。
2.2 大壩壩坡抗滑穩(wěn)定存在隱患
采用瑞典圓弧法對壩坡進行抗滑穩(wěn)定計算。經(jīng)計算上游壩坡均質(zhì)壩和斜墻壩段滿足抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，只是塊石護坡局部破壞嚴重。
下游壩坡大部分陡于1：2.5，均質(zhì)壩和斜墻壩的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)正常情況分別為1.18和1.08，經(jīng)計算下游坡樁號0+500壩段最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.08，小于規(guī)范規(guī)定，存在結構不穩(wěn)定問題。
2.3 大壩滲漏
大壩壩基滲漏從水庫建成以來一直存在，壩前粘土鋪蓋破壞嚴重，已不起防滲作用。壩基出現(xiàn)滲透破壞，壩后坡多次出現(xiàn)塌陷。樁號0+240和0+440米剖面實際出逸比降大于允許比降，根據(jù)滲流穩(wěn)定試驗也證明了壩基已發(fā)生滲流破壞。
2.4 溢洪道狀況
溢洪道位于大壩右端，為岸邊式溢洪道。由引渠、閘室、泄槽、消力池、海漫段及尾渠組成。溢洪道運行30多年，僅1988年進行一次維修�，F(xiàn)閘墩、邊墻、堰面、底板等部位表面砼蝕，個別部位鋼筋外露;閘墩兩側刺墻部位嚴重漏水;灌溉底孔閘門井內(nèi)壁嚴重破壞，不能正常使用;消力池底板掀起，左邊墻內(nèi)傾;右邊墻局部已斷裂;海漫段漿砌石嚴重破壞。
2.5 水庫無安全監(jiān)測設施
小城水庫安全監(jiān)測方面沒有任何觀測設施。無法對大壩進行安全監(jiān)測，不利于大壩運行管理。
2.6 輸水建筑物流量不足
輸水建筑物位于溢洪道左、右兩側。左側輸水建筑物為臨時鐵皮渡槽，接明渠。右側輸水建筑物為混凝土暗管，年久失修，不能正常使用。兩側輸水洞已不能滿足灌溉用水需求。
2.7 水庫管理設施
水庫供電通訊容量嚴重不足;小城鎮(zhèn)至水庫的6.5公里防汛路面為砂石路，雨季機動車無法通行，不能滿足防洪搶險交通要求，需修筑。
綜上所述，為了更好地發(fā)揮小城水庫經(jīng)濟效益和社會效益，根據(jù)國家相關政策要求，盡早對工程進行全面的除險加固建設是十分必要的。
3、除險加固設計
3.1 土壩設計
3.1.1 土壩壩頂設計
水庫的壩頂高程不滿足千年一遇洪水要求，為滿足要求將壩頂高程加高至316.76米，最大壩高14.2米。原壩頂沒有防浪墻，現(xiàn)在壩頂上游增設“L”型防浪墻，頂高程317.96米，高出防滲體1.8米，防浪墻高1.2米。壩頂由原來6.5米加寬至7.7米，壩軸線不變。路面采用砂石路面，并以2％的坡度坡向下游。
3.1.2 大壩壩坡設計
大壩上游高程308.36米以上塊石護坡局部破壞部分重新翻修砌護，308.36米以下部分采用原壩坡棄料塊石壩坡控制在1：3，抗滑穩(wěn)定計算滿足要求。下游壩坡陡于1：2.5不滿足抗滑穩(wěn)定要求。為保證水庫正常運行將壩坡進行補坡填筑，控制在1：2.5，并采用碎石護坡。
3.1.3大壩灌漿設計
由于大壩壩基0+280～0+617.4米壩段存在滲漏現(xiàn)象，因此必須對其進行垂直防滲與壩后水平壓滲聯(lián)合處理，擬定了兩個方案。
方案一：垂直防滲采用定噴板與靜壓灌漿相結合，壩后做水平壓滲。對壩樁號0+280～0+617.4米段的壩基，在基巖以上各層內(nèi)做定噴板墻;在基巖內(nèi)做靜壓灌漿帷幕。在下游壩腳做壓滲平臺，平臺末端設排水溝。
方案二：垂直防滲采用灌漿帷幕，壩后做水平壓滲。對壩樁號0+280～0+617.4米段的壩基，在基巖以上各層內(nèi)設一排灌漿孔。壩后壓滲與定噴方案相同。
經(jīng)過對施工條件、施工方法、工期及投資等方面比較，設計推薦采用定噴方案。后因各種原因，改為塑性砼防滲墻方案。
塑性砼防滲墻采用進口鋼絲繩薄壁抓斗成槽，泥漿護壁，泥漿下直升導管法澆筑砼成墻。
3.2 溢洪道加固設計
根據(jù)《溢洪道設計規(guī)范》SDJ341―89規(guī)定將原檢修橋拆除，將引渠導流墻、閘墩加高至316.76米。結合閘墩加高，為了滿足啟閉設備運行需要，將原開敞式啟閉機改為封閉式。引水灌溉底孔閘門井根據(jù)實際破壞情況進行徹底修復。泄槽段根據(jù)水面線計算成果，將邊墻普遍加高30厘米，樁號0+280斷面加高90厘米。原消力池底板掀起重新修建。新設海漫段底坡1/1000。閘室底板齒墻平面內(nèi)左右各新建一刺墻，刺墻底與齒墻位于同一高程，與邊墩整體連接。
3.3 輸水建筑物設計
結合工程設計將原溢洪道左側臨時輸水建筑設計成由涵洞、U型槽、渡槽及尾渠組成的永久性建筑物。引水灌溉流量按2m3/s設計。右側輸水建筑物拆除重建，采用鋼筋混凝土U型槽明渠，設計流量為0.8m3/s。
3.4 大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)設計
3.4.1 水位監(jiān)測
上游水位觀測的測點，根據(jù)實際情況在閘前水面平穩(wěn)、受風浪和放水影響小的位置采用水位標尺進行觀測。
3.4.2 大壩監(jiān)測
大壩壩體沉降過程基本完成，僅采用鋼弦式孔隙水壓力儀對壩體及壩基內(nèi)孔隙水壓力進行觀測。本次觀測設計共設三個觀測斷面，分別位于樁號壩0+350、壩0+440、壩0+560處，每個斷面埋設四組測頭。
3.4.3增設水情觀測設備一套。
3.5防汛搶險公路及管理設施
水庫防汛搶險公路雨季不能滿足防汛搶險交通要求，對該長6.5公里砂石路，重新修建成水泥路。水庫供電通訊容量嚴重不足，增設一臺80KVA節(jié)能變壓器與原80KVA變壓器并列運行。
4、結論
小城水庫大壩的除險加固設計措施主要有：提高防洪標準：土壩加高;上下游護坡;壩基防滲處理;溢洪道維修加固;輸水建筑物新建;增設安全檢測系統(tǒng)，修建防汛搶險公路;增設供電設施，通過上述加固措施后，可使水庫在灌溉、防洪、養(yǎng)殖等方面達到設計要求，取得更好的綜合利用效益。
參考文獻：
〔1〕吉林省舒蘭市小城子水庫除險加固工程初步報告。吉林省水利水電勘測設計研究院，1999年
〔2〕牛運光 . 土壩安全與加固〔M〕。北京：中國水利水電出版社，1998。
〔3〕水工設計手冊〔M〕. 北京：水利電力出版社，1984。
關鍵詞：小城水庫、除險加固、大壩、溢洪道
1、概述
1、1工程概況
小城水庫位于吉林省舒蘭市小城鎮(zhèn)東南6.5公里。壩址座落于細鱗河支流的黃梁河上。水庫集雨面積為75.2km2，河長18.7km，河道比降7.06％，坡面長762m，屬于大陸性氣候，多年平均降雨量為750mm。水庫總庫容1420萬m3;校核洪水位315.48米，相應庫容為1420萬m3;設計洪水位314.90米，相應庫容為1250萬m3;正常蓄水位314.75米，相應庫容為1200萬m3;死水位306.70米，相應庫容為50萬m3。水庫設計灌溉面積5.01萬畝，有效灌溉面積4.35萬畝。是一座中型水庫以防洪、灌溉為主兼養(yǎng)魚等綜合利用蓄水工程。工程等別為3等，主要建筑物為3級。水庫設計洪水標準為50年一遇洪水設計，二百年一遇洪水校核，五百年一遇洪水保壩。
1.1 工程樞紐建筑物
小城水庫主要由大壩、溢洪道、輸水建筑物組成。
大壩為混合壩，由均質(zhì)壩和粘土斜墻壩構成，壩長617.4米，寬6.5米，壩頂高程316.56米，最大壩高13.8米。上游坡比1：3，下游坡比1：2.5，內(nèi)坡為塊石護坡，外坡為草皮護坡。
溢洪道位于大壩右端，基礎座落在花崗巖上，為岸邊式溢洪道，由引渠、閘室、泄槽、消力池、海漫段及尾水渠組成。溢流堰為實用堰，堰頂高程311.80米，設四孔平板鋼閘，每孔凈寬2.5米。中墩下設灌溉取水底孔�？椎赘叱�306.70米。
輸水建筑物位于溢道左、右兩側。左側輸水建筑物為臨時鐵皮渡槽，右側輸水建筑物為混凝土暗管。
2、工程存在的主要問題和除險加固必要性
小城水庫1966年興建，1970年竣工。由于水庫建于文革時期，由受當時特殊歷史條件所致。工程標準低，施工質(zhì)量差，隱患多，汛期險情較嚴重，始終被列為險庫。根據(jù)鑒定為三類壩。
2.1 大壩壩頂高程不夠
根據(jù)《水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準》（山區(qū)、丘陵部分）SDJ12―78;水庫屬三等工程主要建筑物級別為3級，洪水標準為五十年一遇洪水設計，千年一遇洪水較核。原二百年一遇洪水較核，不滿足防洪要求。經(jīng)壩頂高程復核計算，壩頂高程316.56米，較千年一遇洪水標準所需的高程低1.59米。小城水庫壩頂高程不滿足規(guī)范規(guī)定的防洪要求。
2.2 大壩壩坡抗滑穩(wěn)定存在隱患
采用瑞典圓弧法對壩坡進行抗滑穩(wěn)定計算。經(jīng)計算上游壩坡均質(zhì)壩和斜墻壩段滿足抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，只是塊石護坡局部破壞嚴重。
下游壩坡大部分陡于1：2.5，均質(zhì)壩和斜墻壩的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)正常情況分別為1.18和1.08，經(jīng)計算下游坡樁號0+500壩段最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.08，小于規(guī)范規(guī)定，存在結構不穩(wěn)定問題。
2.3 大壩滲漏
大壩壩基滲漏從水庫建成以來一直存在，壩前粘土鋪蓋破壞嚴重，已不起防滲作用。壩基出現(xiàn)滲透破壞，壩后坡多次出現(xiàn)塌陷。樁號0+240和0+440米剖面實際出逸比降大于允許比降，根據(jù)滲流穩(wěn)定試驗也證明了壩基已發(fā)生滲流破壞。
2.4 溢洪道狀況
溢洪道位于大壩右端，為岸邊式溢洪道。由引渠、閘室、泄槽、消力池、海漫段及尾渠組成。溢洪道運行30多年，僅1988年進行一次維修�，F(xiàn)閘墩、邊墻、堰面、底板等部位表面砼蝕，個別部位鋼筋外露;閘墩兩側刺墻部位嚴重漏水;灌溉底孔閘門井內(nèi)壁嚴重破壞，不能正常使用;消力池底板掀起，左邊墻內(nèi)傾;右邊墻局部已斷裂;海漫段漿砌石嚴重破壞。
2.5 水庫無安全監(jiān)測設施
小城水庫安全監(jiān)測方面沒有任何觀測設施。無法對大壩進行安全監(jiān)測，不利于大壩運行管理。
2.6 輸水建筑物流量不足
輸水建筑物位于溢洪道左、右兩側。左側輸水建筑物為臨時鐵皮渡槽，接明渠。右側輸水建筑物為混凝土暗管，年久失修，不能正常使用。兩側輸水洞已不能滿足灌溉用水需求。
2.7 水庫管理設施
水庫供電通訊容量嚴重不足;小城鎮(zhèn)至水庫的6.5公里防汛路面為砂石路，雨季機動車無法通行，不能滿足防洪搶險交通要求，需修筑。
綜上所述，為了更好地發(fā)揮小城水庫經(jīng)濟效益和社會效益，根據(jù)國家相關政策要求，盡早對工程進行全面的除險加固建設是十分必要的。
3、除險加固設計
3.1 土壩設計
3.1.1 土壩壩頂設計
水庫的壩頂高程不滿足千年一遇洪水要求，為滿足要求將壩頂高程加高至316.76米，最大壩高14.2米。原壩頂沒有防浪墻，現(xiàn)在壩頂上游增設“L”型防浪墻，頂高程317.96米，高出防滲體1.8米，防浪墻高1.2米。壩頂由原來6.5米加寬至7.7米，壩軸線不變。路面采用砂石路面，并以2％的坡度坡向下游。
3.1.2 大壩壩坡設計
大壩上游高程308.36米以上塊石護坡局部破壞部分重新翻修砌護，308.36米以下部分采用原壩坡棄料塊石壩坡控制在1：3，抗滑穩(wěn)定計算滿足要求。下游壩坡陡于1：2.5不滿足抗滑穩(wěn)定要求。為保證水庫正常運行將壩坡進行補坡填筑，控制在1：2.5，并采用碎石護坡。
3.1.3大壩灌漿設計
由于大壩壩基0+280～0+617.4米壩段存在滲漏現(xiàn)象，因此必須對其進行垂直防滲與壩后水平壓滲聯(lián)合處理，擬定了兩個方案。
方案一：垂直防滲采用定噴板與靜壓灌漿相結合，壩后做水平壓滲。對壩樁號0+280～0+617.4米段的壩基，在基巖以上各層內(nèi)做定噴板墻;在基巖內(nèi)做靜壓灌漿帷幕。在下游壩腳做壓滲平臺，平臺末端設排水溝。
方案二：垂直防滲采用灌漿帷幕，壩后做水平壓滲。對壩樁號0+280～0+617.4米段的壩基，在基巖以上各層內(nèi)設一排灌漿孔。壩后壓滲與定噴方案相同。
經(jīng)過對施工條件、施工方法、工期及投資等方面比較，設計推薦采用定噴方案。后因各種原因，改為塑性砼防滲墻方案。
塑性砼防滲墻采用進口鋼絲繩薄壁抓斗成槽，泥漿護壁，泥漿下直升導管法澆筑砼成墻。
3.2 溢洪道加固設計
根據(jù)《溢洪道設計規(guī)范》SDJ341―89規(guī)定將原檢修橋拆除，將引渠導流墻、閘墩加高至316.76米。結合閘墩加高，為了滿足啟閉設備運行需要，將原開敞式啟閉機改為封閉式。引水灌溉底孔閘門井根據(jù)實際破壞情況進行徹底修復。泄槽段根據(jù)水面線計算成果，將邊墻普遍加高30厘米，樁號0+280斷面加高90厘米。原消力池底板掀起重新修建。新設海漫段底坡1/1000。閘室底板齒墻平面內(nèi)左右各新建一刺墻，刺墻底與齒墻位于同一高程，與邊墩整體連接。
3.3 輸水建筑物設計
結合工程設計將原溢洪道左側臨時輸水建筑設計成由涵洞、U型槽、渡槽及尾渠組成的永久性建筑物。引水灌溉流量按2m3/s設計。右側輸水建筑物拆除重建，采用鋼筋混凝土U型槽明渠，設計流量為0.8m3/s。
3.4 大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)設計
3.4.1 水位監(jiān)測
上游水位觀測的測點，根據(jù)實際情況在閘前水面平穩(wěn)、受風浪和放水影響小的位置采用水位標尺進行觀測。
3.4.2 大壩監(jiān)測
大壩壩體沉降過程基本完成，僅采用鋼弦式孔隙水壓力儀對壩體及壩基內(nèi)孔隙水壓力進行觀測。本次觀測設計共設三個觀測斷面，分別位于樁號壩0+350、壩0+440、壩0+560處，每個斷面埋設四組測頭。
3.4.3增設水情觀測設備一套。
3.5防汛搶險公路及管理設施
水庫防汛搶險公路雨季不能滿足防汛搶險交通要求，對該長6.5公里砂石路，重新修建成水泥路。水庫供電通訊容量嚴重不足，增設一臺80KVA節(jié)能變壓器與原80KVA變壓器并列運行。
4、結論
小城水庫大壩的除險加固設計措施主要有：提高防洪標準：土壩加高;上下游護坡;壩基防滲處理;溢洪道維修加固;輸水建筑物新建;增設安全檢測系統(tǒng)，修建防汛搶險公路;增設供電設施，通過上述加固措施后，可使水庫在灌溉、防洪、養(yǎng)殖等方面達到設計要求，取得更好的綜合利用效益。
參考文獻：
〔1〕吉林省舒蘭市小城子水庫除險加固工程初步報告。吉林省水利水電勘測設計研究院，1999年
〔2〕牛運光 . 土壩安全與加固〔M〕。北京：中國水利水電出版社，1998。
〔3〕水工設計手冊〔M〕. 北京：水利電力出版社，1984。
