劉志華
(甘肅省永登縣農(nóng)村供改水建設(shè)指導(dǎo)站,甘肅永登730300)
五里墩水庫位于苦水鎮(zhèn)政府以北400 m 處的東山無名溝,水庫于1973 年由群眾修建,無設(shè)計,水庫從王家溝渠提蓄莊浪河水,枯水期灌溉下游80 hm2農(nóng)田,控制流域面積0.332 km2。2003 年進行了一次維修加固。水庫壩高8 m,壩頂寬6 m,壩長250 m,上游壩坡比為1∶3.0,下游壩坡比為1∶2.5,上游壩面無砌護,下游壩腳未設(shè)置排水體。水庫總庫容13.43 萬m3,興利庫容12.25 萬m3,調(diào)洪庫容1.18萬m3,根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2017),屬Ⅴ等?。?)型水庫。水庫防洪標準為20 年一遇洪水設(shè)計,200 年一遇洪水校核。水庫建筑物主要包括取水建筑物、大壩和輸水建筑物。
大壩壩體填土為粉質(zhì)粘土,壓實度不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求,呈中等透水性。水庫經(jīng)過多年運行,壩后滲漏溢出點逐漸抬高嚴重影響壩體穩(wěn)定。兩壩肩風化層清理不徹底,填筑質(zhì)量差,防滲設(shè)施不完善,大壩右壩肩下游有2 處集中滲漏點。壩基覆蓋層及基巖強風化層未做處理,壩基存在滲漏隱患,但水庫經(jīng)過多年運行,壩基滲漏問題已基本消除。
入庫進水設(shè)施中進水渠道總長46 m,其中壩頂段渠道長28 m,為預(yù)制C20 混凝土U 型渠;入庫陡槽長18 m,為現(xiàn)澆C20 混凝土矩形渠,出現(xiàn)1 處斷裂。整體結(jié)構(gòu)不滿足規(guī)范要求。
輸水洞為DN600 混凝土管70 m,進水口與取水臥管連接。輸水洞通過臥管分層取水,臥管取水口共12 個,呈臺階狀布置,其中下部4 個取水口已淤積覆蓋,最上一階取水口已破壞,臥管出現(xiàn)1 處裂縫。出口接輸水渠,輸水渠長165 m,為C20 現(xiàn)澆混凝土矩形結(jié)構(gòu),斷面尺寸為0.6 m×0.6 m,底板、側(cè)墻厚10 cm,末端接王家溝渠。
一是水庫沒有水位、位移、變形、滲流、岸坡穩(wěn)定等觀測設(shè)施,無法掌握壩體內(nèi)部變形、壩體壩基滲流量、壩體壩基孔隙壓力以及壩體實際浸潤線變化情況,無法對大壩變形及滲流情況進行跟蹤監(jiān)測,不利于險情預(yù)報和大壩安全運行。二是水庫有簡易道路可至壩頂,對外交通相對便利;有供電線路,對外通訊主要使用個人手機。三是水庫工程未設(shè)置防護設(shè)施,庫區(qū)周邊無安全防護設(shè)施和警示標志,也無排水設(shè)施。
鑒于此,2020 年3 月蘭州市水務(wù)局組織專家組對五里墩水庫進行了安全鑒定,定為病險庫,大壩安全類別評定為三類壩。
根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252-2017 規(guī)定,五里墩水庫總庫容為13.43 萬m3小于100 萬m3,屬Ⅴ等?。?)型工程,防洪標準按20年一遇洪水設(shè)計,200 年一遇洪水校核,主要建筑物及次要建筑物均按5 級設(shè)計。
從大壩安全鑒定復(fù)核結(jié)果看,大壩總體變形性狀及壩體沉降都將趨于穩(wěn)定。通過滲流穩(wěn)定分析計算,壩體、壩基滲透小于允許滲透坡降,滲透變形滿足穩(wěn)定要求。水庫右壩肩基巖強風化層清理不徹底,大壩右壩肩下游出現(xiàn)2 處集中滲漏點,滲漏量2.65 m3/h。由于滲漏點臨近建有房屋,直接關(guān)系到群眾生命財產(chǎn)安全,本次設(shè)計采用土工膜全庫防滲。
水庫除險加固后庫頂高程1 686 m、庫底高程1 680 m,壩頂寬6 m,壩長250 m。設(shè)計庫區(qū)壩坡、岸坡坡比為1∶3.0,按設(shè)計要求清表(去除樹根、石子等尖銳物)后,地基原土夯實,要求壓實系數(shù)不小于0.96,其上敷設(shè)兩布一膜長絲復(fù)合土工膜防滲,復(fù)合土工膜重量為600 g/m2(150/0.3/150),膜上鋪厚3 cm 的M10 水泥砂漿保護層,其上襯砌C20 砼預(yù)制塊,預(yù)制塊尺寸長×寬×厚=60cm×40cm×6cm,施工縫寬3cm,采用M10 干硬性水泥砂漿填縫,預(yù)制塊垂直壩軸每10 m 設(shè)一道伸縮縫,縫寬3 cm,下部填塞低發(fā)泡聚乙烯閉孔板4 cm,上部填塞聚氯乙烯膠泥2 cm。
庫底按設(shè)計要求開挖平整至1 679.50 m(平均開挖深度0.5 m),去除樹根、石子等尖銳物后,地基原土夯實,要求壓實系數(shù)不小于0.96,其上敷設(shè)兩布一膜長絲復(fù)合土工膜防滲,復(fù)合土工膜重量為600 g/m2(150/0.3/150),膜上鋪50 cm 素土回填層,素土回填層為庫底開挖土方,需去除樹根、石子等尖銳物,以防破壞土工膜。
庫頂設(shè)置現(xiàn)澆C20 混凝土壓頂,斷面尺寸寬×高=50 cm×50 cm,庫腳設(shè)置現(xiàn)澆C20 混凝土抗滑墩,斷面尺寸寬×高=50 cm×80 cm。C20 混凝土預(yù)制塊及現(xiàn)澆C20 混凝土壓頂、抗滑墩抗?jié)B等級為W4,抗凍等級為F100。
3.3.1 入庫陡槽設(shè)計 現(xiàn)狀入庫進水設(shè)施中進水渠道總長46 m,其中壩頂段渠道長28 m,為預(yù)制C20混凝土U 型渠;入庫陡槽18 m,為現(xiàn)澆C20 混凝土矩形渠,出現(xiàn)1 處斷裂。該設(shè)計入庫陡槽原址拆除重建,起點接現(xiàn)狀U 型渠,末點接消力池,入庫陡槽為現(xiàn)澆C20 混凝土矩形渠18 m,坡比1∶3,斷面尺寸寬×高=40 cm×50 cm,底板、側(cè)壁厚均為15 cm,現(xiàn)澆C20 混凝土消力池平面尺寸2.0 m×1.5 m,池深1.0 m,底板、側(cè)壁厚均為20 cm。地基處理:原土夯實,要求壓實系數(shù)不小于0.96,其上為10%水泥土墊層30 cm。入庫陡槽、消力池抗?jié)B等級為W4,抗凍等級為F100。
3.3.2 出水臥管設(shè)計 當前輸水洞為DN600 混凝土管70 m,輸水洞通過臥管分層取水,臥管取水口呈臺階狀布置,共設(shè)置12 個,其中下部4 個取水口已淤積覆蓋,最上一階取水口已破壞,臥管出現(xiàn)1 處裂縫。該設(shè)計出水臥管維修加固,最上一階取水口更換預(yù)制C20 鋼筋混凝土蓋板,蓋板尺寸長×寬×厚=100 cm×80 cm×30 cm,增設(shè)預(yù)制C20 鋼筋混凝土取水口孔蓋8 個,孔蓋直徑30 cm,厚30 cm,對臥管出現(xiàn)的1 處裂縫進行掛網(wǎng)抹面加固防滲處理。
3.4.1 增設(shè)水庫觀測設(shè)施及設(shè)備 根據(jù)《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(SL551-2012)的規(guī)定,小型水庫大壩必須做水位、位移、變形、滲流等常年觀測。該設(shè)計在上游壩坡設(shè)置水位標尺;水位、沉降觀測運用水準儀,設(shè)置工作基點,采用三角網(wǎng)視準線法觀測,并配備經(jīng)緯儀、水準儀各1 臺;位移觀測自左壩肩沿壩軸線方向共設(shè)4 個觀測斷面,左右壩肩各設(shè)1個,壩中間設(shè)2 個。每個觀測斷面設(shè)位移觀測點3個,上游壩坡正常蓄水位以上1 m 處1 個,下游壩坡設(shè)2 個,觀測點采用預(yù)制C20 砼柱式結(jié)構(gòu),直徑0.2 m,高2.0 m。
3.4.2 庫區(qū)、壩址安全措施 庫區(qū)周邊無安全防護設(shè)施、警示標志,無排水設(shè)施。需在水庫壩頂增設(shè)安全防護網(wǎng),庫區(qū)靠山側(cè)設(shè)置排水邊溝,在顯要位置設(shè)置安全警示牌。庫頂四周設(shè)雙邊防護網(wǎng)1.7 m×3.0 m,庫區(qū)靠山側(cè)設(shè)置現(xiàn)澆C20 混凝土邊溝250 m,斷面尺寸寬×高=40 m×40 cm,底板、側(cè)壁厚均為10 cm,現(xiàn)澆C20 混凝土邊溝抗?jié)B等級為W4,抗凍等級為F100。
工程除險加固后,可在莊浪河枯水期灌溉下游的80 hm2農(nóng)田,按當?shù)胤N植計劃年效益總值為100萬元,分攤系數(shù)取0.3,則分攤效益為30 萬元。減免損失效益總值為270 萬元,年效益值為9 萬元。
五里墩水庫除險加固工程實施后會提高水庫的安全運行保證率,給下游人民群眾的生命財產(chǎn)安全和312 國道的安全提供了保障,同時也減輕或消除了洪水防汛搶險救災(zāi)給社會正常生產(chǎn)、生活造成的影響。因此,該工程具有良好的社會效益。