王家嘴水庫主壩整治設(shè)計(jì)

程 媛

( 重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶408000)

1 工程概況

王家嘴水庫位于重慶市涪陵區(qū)堡子鎮(zhèn)青龍村，壩址所在河流系長江一級支流梨香溪支流。工程于1958年9月動工修建，1974年3月基本完工。

該工程是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的小( 一) 型水庫。設(shè)計(jì)總庫容113. 09 萬m3，興利庫容68.5 萬m3。設(shè)計(jì)灌溉面積0.033 萬hm2。

大壩壩型為均質(zhì)土壩，以黏性土填筑而成?，F(xiàn)有主壩最大壩高18.8 m，壩頂高程700.40 m，壩頂長93.70 m，頂寬5.0 m，底寬74.70 m。上游邊坡系數(shù)從壩頂至壩腳分別為1∶1.73、1∶1.50。下游邊坡系數(shù)從壩頂至壩腳分別為1∶2.16、1∶2.06。變坡處以馬道相連接，馬道寬度為3.40 m，反濾體高5. 61 m，外 坡 為1 ∶1. 11。副 壩 高6. 7 m，壩 頂 高 程700.40 m，壩頂長70 m，頂寬0.6 m，底寬18.80 m。上游邊坡系數(shù)為1∶1.6，下游邊坡系數(shù)1∶1.3。

根據(jù)大壩安全鑒定結(jié)論，主壩存在如下病害:

主壩迎水面風(fēng)浪淘蝕嚴(yán)重;大壩右壩肩出現(xiàn)繞壩滲漏;背水面第一道馬道處曾發(fā)生滑坡，滑坡體長30 m、深8 m;反濾體頂部與第一馬道之間有一塊面積約35 m2的散漏區(qū);受白蟻危害。

2 主壩整治設(shè)計(jì)

2.1 壩頂高程的確定

按《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》要求，壩頂超高( 指壩頂高于正常運(yùn)用或非常運(yùn)用情況時(shí)靜水位的高度) 按下式確定:

式中:y 為壩頂在靜水位以上的超高，m; R 為風(fēng)浪( 最大) 爬高，m，由計(jì)算確定;A 為安全加高，m，按規(guī)范要求確定正常運(yùn)用情況取A=0.5 m，非常運(yùn)用情況取A=0.3 m。

風(fēng)浪爬高R 采用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:

式中:k 為壩坡的粗糙系數(shù)，取k=0.75( 混凝土預(yù)制塊護(hù)坡) ;2hf為波浪高度，m;m 為壩坡坡率。

波浪高度(2hf) 根據(jù)官廳水庫公式確定:

式中:V 為計(jì)算風(fēng)速，m/s，按《設(shè)計(jì)導(dǎo)則》要求: 正常運(yùn)用條件下采用最大平均風(fēng)速的1.5 倍計(jì)算，非常運(yùn)用條件下采用最大平均風(fēng)速;D 為有效吹程，km，由實(shí)測計(jì)算確定。

經(jīng)計(jì)算，波浪爬高為:

設(shè)計(jì)情況:R=0.43( m) ;校核情況:R=0.26( m)

壩前靜水位壅高e 按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:

式中:H 為壩前水深，m;β 為風(fēng)向與壩軸線的法線方向所成的夾角。

壩頂超高復(fù)核計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 壩頂超高計(jì)算成果表

上述計(jì)算結(jié)果說明，根據(jù)擬定溢洪道復(fù)核壩頂高程，在設(shè)計(jì)洪水情況下，壩頂高程應(yīng)達(dá)到699. 411 m( 698. 331 m +1.08 m) 才能滿足規(guī)范要求。在校核洪水情況下，壩頂高程應(yīng)達(dá)到699.293 m( 698.665 m +0.628 m) 才能滿足規(guī)范要求?，F(xiàn)壩頂高程為700.40 m，滿足規(guī)范要求和水規(guī)［1989］21號規(guī)定要求。工程設(shè)計(jì)取壩頂高程為699.50 m，也滿足規(guī)范要求和水規(guī)［1989］21 號規(guī)定要求。

2.2 主壩整形設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)將壩頂從700.40 m 降低0.9 m，降低后壩頂高程為699.50 m，根據(jù)前面水文水利計(jì)算，壩頂高程滿足校核洪水要求。原壩軸線向下游方向平移2.44 m，對前后壩坡進(jìn)行整形加固，使其達(dá)到規(guī)范邊坡; 內(nèi)邊坡設(shè)計(jì)為1 ∶2. 0、1∶2.5、1∶3.0，分別在高程694. 50 m 和688. 50 m 處設(shè)置1.50 m寬的馬道; 外邊 坡設(shè)計(jì)為1 ∶2. 0、1 ∶2. 25，在高程694.50 m 處設(shè)置3.0 m 寬的馬道，內(nèi)側(cè)設(shè)置0.30 m×0.30 m的排水溝。壩頂寬設(shè)計(jì)為4.00 m，中部采用泥結(jié)石進(jìn)行硬化處理，厚0.20 m，內(nèi)、外邊緣采用0.30 m×0.60 m 的M10 漿砌條石鑲邊。大壩填筑采用黏性土料，填筑標(biāo)準(zhǔn): 設(shè)計(jì)干容重1.65 t/m3，含水率控制在19% ～23%內(nèi)，壓實(shí)度＞90%。見圖1。

2.3 主壩防滲整治

圖1 主壩橫斷面圖

1) 防滲鋪蓋范圍的確定。由于本工程大壩為均質(zhì)土壩，為確保良好的防滲效果，擬將整個(gè)大壩內(nèi)坡鋪設(shè)防滲土工膜，鋪設(shè)面積為3 630 m2。

2) 防滲材料的選用。采用二布一膜( 200/0.5/200) 的復(fù)合土工膜，這種土工膜具有抗?jié)B力強(qiáng)、抗裂強(qiáng)度高、柔性好、粘結(jié)力大、防刺破性能好、耐老化等優(yōu)點(diǎn)。

3) 土工膜防滲與周邊固埋。土工膜防滲的周邊處理: 要求與不透水層基礎(chǔ)聯(lián)結(jié)緊密，在大壩兩端岸坡與坡面接觸帶和壩腳開挖固埋溝，兩端岸坡與坡面接觸帶固埋溝寬0.6 m，深0.6 m，并采用C10 埋石混凝土固埋入土工膜。壩腳設(shè)置一道C10 埋石混凝土防滑墻，底寬1. 2 m，頂寬0. 9 m，高1.5 m，并固埋土工膜。

2.4 主壩護(hù)坡

為了保護(hù)土壩壩坡不受風(fēng)浪淘蝕和雨水沖刷，在上游壩坡設(shè)置混凝土預(yù)制板護(hù)坡。混凝土預(yù)制塊形狀采用正六邊形，邊長0.3 m，中心預(yù)留直徑為0.04 m 的通孔。

護(hù)坡結(jié)構(gòu)是在壩上鋪設(shè)二布一膜復(fù)合土工膜，然后鋪墊層，墊層由30 cm 厚黏土層和10 cm 厚碎石層組成，其上再鋪C20 混凝土預(yù)制板，厚8 cm。砌筑時(shí)自下而上地進(jìn)行，務(wù)使預(yù)制板鋪砌緊密，防止松動。

2.5 設(shè)置縱、橫向排水溝

在后壩坡兩端與岸坡結(jié)合處設(shè)置橫向排水溝，在后壩坡馬道( 高程為694.50 m) 及反濾體頂部( 高程為688.50 m) 內(nèi)側(cè)設(shè)置縱向排水溝。排水溝內(nèi)空尺寸為0.3 m ×0.3 m，采用C20 混凝土澆筑，側(cè)墻厚0.20 m，底部厚0.10 m。

2.6 設(shè)置貼坡排水體

在高程688.50 m 處設(shè)一貼坡排水體，排水體高6.90 m，頂寬3.0 m，外坡比1∶1.50。反濾層由中粗砂10 cm、碎石20 cm組成，外坡表面采用干砌條石砌筑。

2.7 設(shè)置人行梯步

為便于管理，在內(nèi)、外壩坡面設(shè)置人行梯步。人行梯步采用M10 漿砌條石砌筑，梯步寬2.0 m，其中兩邊的梯帶寬均為0.2 m，兩梯步間高差采用0.2 m。踏步寬40 ～60 cm。

3 白蟻防治

王家嘴水庫白蟻危害源于周邊環(huán)境的影響，逐年積累成為危及大壩安全的一大因素。為了確保該水庫的安全運(yùn)行，消除白蟻隱患，在吸取其它工程防治白蟻經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對王家嘴水庫具體情況，在大壩整形的同時(shí)，采取了以下工程措施防治白蟻。

3.1 開溝截路取巢

在大壩的迎水面正常蓄水位( 高程697.40 m) 以上和下游壩面上，根據(jù)白蟻活動跡象的規(guī)律，沿壩軸線方向各開一條1.5 m×1.5 m( 寬×深) 的順溝，在土壩兩端與山丘連接處，自迎水坡的正常水位到背水坡的浸潤線各開一條1.5 m×1.5 m的橫溝，橫溝順溝相接。通過開溝來截?cái)鄩误w上的蟻道，分析判斷選出主蟻道，追挖白蟻主巢，取出巢體，填實(shí)巢穴。

3.2 土壩表層土壤消毒

為了滅殺壩上白蟻幼齡巢和預(yù)防白蟻有翅蟲分飛落壩危害，應(yīng)選用白蟻預(yù)防藥劑，對土壩表層消毒，處理范圍在背水坡所開順溝至迎水坡所開溝順處的土壩表面，同時(shí)需打孔，孔距1 m，呈梅花型，深0.3 ～0.5 m，對每孔作灌液處理直至飽和。

3.3 設(shè)置毒土隔墻

對所開的順壩溝和壩兩端接山丘處開的橫溝，在回填時(shí)應(yīng)進(jìn)行分層毒土。每回填10 cm 噴一次預(yù)防藥劑，直到回填完畢。形成6 ～7 條毒土隔墻，以堵斷穿壩蟻道的形成。

3.4 投放毒餌誘殺包

對該土壩兩端林地、山丘，投入白蟻誘殺包以達(dá)到誘殺山丘白蟻，以免山丘白蟻對土壩產(chǎn)生蔓延危害。

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［2］劉志林. 小型水庫土石壩的除險(xiǎn)加固措施［J］. 技術(shù)與市場，2011(05) :28.

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