浅谈红沙河水库除险加固措施.docx

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1、浅谈红沙河水库除险加固措施摘要就夏县红沙河水库除险加固措发挥开阐述，介绍了红沙河水库的工程大概情况、水文气象以及工程地质情况，对红沙河水库存在的问题加以阐述，并针对性的提出红沙河水库的除险加固措施。关键词红沙河水库；存在问题；除险加固措施；夏县1工程大概情况红沙河水库位于中条山麓的瑶台以北，涑水河流域青龙河支流的红沙河上，地处夏县瑶峰镇吴家峪，是一座以防洪、灌溉为主的小一型水库。原设计防洪标准为50年一遇设计，300年一遇校核。总库容135.6万m3，控制流域面积9.5km2。水库枢纽工程由大坝、卧管及输水涵洞、溢洪道三部分组成。大坝为多种土质混合坝，最大坝高26.5m，坝顶高程522.1m，

2、坝顶长179m，坝顶宽4m，大坝上游坡比12，12.75，13，下游坡比12，12.5，12.75，上游为干砌石护坡。输水涵洞位于大坝右侧，洞身为砌石半圆拱断面，宽1.6m，高1.8m，坡比1100。进口高程502.4m，出口高程501.5m，洞长85m，原采用斜拉式闸门防水，后改为卧管防水。溢洪道位于水库左岸的小沟内，进口采用开敞式宽顶堰，进口底高程517.3m，断面净宽5.0m，进口段长48m，纵坡1/100，设有一级跌水，跌差5.5m，出口消能方式为挑流消能。水库始建于1971年12月，于1975年8月完工蓄水。大坝为多种土质混合坝，施工方法为水中倒土加轻碾，上游坝体为壤土，下游坝体为砂

3、砾料加风化料。1979年在原坝顶上加设了一道长200m的防浪墙，净高1.0m，坝高25.5m，并对溢洪道进行了扩建。20世纪90年代后期，库区淤积严重，闸门和启闭机无法运行，在闸室旁边新建了13孔卧管，为砖石构造。2水文气象红沙河水库控制流域属大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季暴雨时有发生，秋季阴雨连绵，冬季少雪干冷。根据夏县气象站统计资料，多年平均降雨量为637mm，最大日降雨量105.9mm。多年平均蒸发量1807mm，多年平均气温12.9，无霜期200d，多年平均风速1.8m/s，风向多为东南风。汛期69月份降雨量占全年降雨量的63.3%，主汛期7月15日8月15日雨量较为集中。3工程地

4、质3.1库区工程地质条件红沙河水库位于涑水河流域青龙河支流的红沙河上，所处地貌属于中条山西自然单元，黄土丘陵地形，沟壁陡立，其深度为100200m，宽度不等，多呈箱形，地形支离破碎。坝址区出露的地层主要是中更新统洪积物、全新统残坡积物、全新统冲积物、全新统人工堆积物、全新统冲积物。地下水含水层由全新统冲洪积的含细粒土砂和级配不良砾组成，埋深833m。含水层颗粒直径及厚度由上至下变细变薄，地下水的主要来源靠洪积扇中部的孔隙水和大气降水补给，通过蒸发及向河道下游径流排泄。工程区地表水较贫乏，一般沟谷枯槁，汛期雨后后沟谷中有较多地表水。工程区位于山西地震亚区怀来-西安地震带，东南与许昌-淮南地震带相

5、接，东北与邢台-河间地震带相接。许昌淮南地震带是一个地震带活动强度较弱，频率较低的弱震带。邢台-河间地震带，虽属一个强震带，且曾发生强烈地震，但该带距坝址较远，影响甚微。对红沙河水库区域稳定性影响较大的中强地震主要来自怀来-西安地震带。根据（中国地震动峰值加速度区划图）（中国地震动反响谱特征周期区划图），坝址区的设计地震动峰值加速度为0.15g，本区地震动反响谱特征周期为0.4s。根据（地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表），本区地震基本烈度为度。3.2坝址工程地质条件坝体土种类不一，主要由低液限粉土。粉土质砂及含砂低液限粉土组成，含有较多钙质结核和砾石，均匀性差，稍密中密，中高压缩性。坝

6、基土为第四系全新统冲洪积物，以级配不良砾为主，夹有薄层含砂低液限粉土及含细粒土砂，浸透系数较大，会造成坝基渗漏。4水库存在问题红沙河水库由于渗漏严重，大坝坝体质量较差，淤积严重，近几年一直空库运行。根据2007年水库大坝安全鉴定，工程存在问题较多，危及大坝安全。主要表如今：第一，防洪标准达不到规范复核要求；第二，大坝抗滑稳定不知足规范要求；第三，大坝浸透不稳定，坝坡上有裂缝及陷坑，影响其构造安全；第四，输水涵洞存在较多裂缝，进口已被淤埋，闸门及启闭机锈蚀老化，已无法运行；第五，溢洪道出口侧墙部分损毁；第六，水库缺乏必要的工程及水文监测设施。5水库除险加固措施5.1大坝主体工程加固措施5.1.1

7、坝体加高水库原设计坝顶高程522.1m，最大坝高26.5m；实际坝高25.5m，坝顶高程521.1m，1979年在原坝顶上加设了一道长200m的防浪墙，净高1m。现状坝顶最低处仅520.6m，防浪墙高521.9m。30年一遇设计洪水位519.94m，300年一遇校核洪水位521.43m，坝顶设计高程为522.08m。根据（碾压式土石坝设计规范）要求，坝顶应高于校核洪水位，建议对坝体加高，加高后坝顶高程为522.0m。5.1.2坝体防渗处理红沙河水库运行几十年，上游淤积已构成铺盖，但由于大坝施工质量差，坝体土种类不一，土质较杂，含较多砾石及钙核，压本质量较差，以及多年干库运行，坝体处存在陷坑及裂

8、缝，为提高坝体的抗渗能力，有效降低浸透压力，建议在坝体上游铺设复合土工膜进行防渗处理。5.1.3坝体培厚加固水库经多年运行，上游坝坡不规则，建议对上游坝体进行坝面整修，坡比为12.5。根据构造稳定复核，坝体下游坝坡存在着抗滑稳定安全问题，应对下游坝坡进行培厚处理，坝坡坡比由原来的12变为12.5，以保证坝坡抗滑稳定。培厚土料选和原坝体上游填筑材料一样的粉质黏土。根据土坝施工规范，坝体培厚填筑压实度不小于0.95。坝体培厚根据设计坝坡线分层回填夯实，可将松动土体移作下部回填土方，回填时由下至上分层回填夯实。施工时要求彻底去除树根杂草，坡面修整平顺、密实，然后沿坝坡每隔510m挖防滑沟一道，沟深0

9、.5m，沟底宽0.5m。回填时，应将开挖坑槽时的阶梯逐层削成斜坡，做好新老土的结合。5.1.4裂缝处理坝体土主要由粉土质砂及低液限粉土组成，含有较多钙质结核和砾石，加上水库多年干库运行，土质疏松，在坝体上存在较多裂缝。由于在坝体上游采用了有效的防渗措施，坝体不会再有严重渗漏问题，裂缝处理主要是解决雨水的渗入造成坝体的不稳定问题，对裂缝采用开挖回填的处理方法。处理范围为表层下面24m，槽底宽度为0.5m，开挖长度比缝端长2m。5.1.5下游坡面排水沟及排水棱体下游坝坡经培厚加固后，在坝坡上设置纵横向排水沟，沿马道内侧设纵向排水沟，沿下游坝肩每侧设横向排水沟，排水沟采用C15砼构造，断面形式60c

10、m30cm。下游坝脚设排水棱体，棱体顶高程496.6m，顶宽2.0m，高3.0m，分三层，依次为砂层、碎石层、块石层，下游坡比为11.5。5.1.6坝顶工程坝顶修筑泥结石路面，知足施工和运行检修时设备通行要求。路面高程521.5m，路面宽5.0m，路面横坡比为1.5%，向上游倾斜。5.2溢洪道修复加固溢洪道位于大坝左岸的小沟内，进口采用开敞式宽顶堰，进口底高程517.3m，断面净宽5.0m，侧墙高2.8m，进口明渠长48m，纵坡1/100，设有一级跌水，跌差5.5m，消能方式为挑流消能。现状溢洪道跌水左侧部分损毁。由于校核洪水位521.43m，泄量73.34m3/s，堰顶水深4.13m，超过现

11、状溢洪道进口段侧墙，根据（溢洪道设计规范），溢洪道超高值为0.51.5m，结合溢洪道地形，对溢洪道侧墙进行加高，进口段加高2.0m，陡槽段加高0.5m，构造采用M7.5水泥砂浆砌块石。对跌水左侧坍塌护坡进行原断面恢复，溢洪道侧墙裂缝及局部损坏部位凿除后刷浆按原样砌筑。现状溢洪道底板损毁严重，建议重新衬砌，底板全段C20混凝土现浇，泄槽底部伸缩缝采用齿墙连接。现状挑流消能基础为浆砌石，面层混凝土剥蚀严重，挑坎后左侧墙无护砌，对混凝土面层拆除重建，坎后左侧墙采用浆砌石贴坡护砌，下游设浆砌石护坦防冲。浆砌石采用坐浆砌筑的方法，要求块石粒径不小于30cm，块石外表干净无杂物。对于土质地基，砌筑前应先将

12、地基夯实，并在地基面上铺一层35cm厚的稠砂浆，然后安顿石块；砌筑时应保证坐浆饱满，填捣密实，外表平整。5.3输水涵洞除险加固原放水设施为斜拉启闭闸门，启闭机房设备建立在大坝回填土上，闸门丢失、进口堵死，已无法运行。现状放水设施为卧管放水，卧管及消力池多处破损。输水涵洞内发现有多条横向裂缝，缝宽1cm左右，涵洞出口明渠段有60m长已损毁，需要恢复。建议对原闸房进行拆除，并对卧管、消力池及输水涵洞裂缝进行维修。卧管及消力池维修主要采用C20混凝土进行砌体恢复，输水涵洞裂缝处理采用凿缝、填塞止水材料，然后砂浆填缝。涵洞出口明渠段按原矩形断面恢复，断面宽1.8m，高1.2m，采用M7.5水泥砂浆砌石

13、构造。5.4观测设施水库建成后，由于大坝的拦蓄作用，改变了河流的水文条件，为更好地控制运用水库，进行科学管理，发挥最大的综合利用效益，及时发现险情，减少或避免工程事故，应设置观测设施。根据相关规范要求，小型土石坝的观测一般以肉眼巡检和外部观测为主，故应设置下面观测项目：5.4.1外表沉降及位移外表竖向位移和水平位移观测，共用一个测点，观测断面选择地质、地形、坝体填筑质量变化及运行管理中发现有异常反响处，拟将位移测点布置在沿大坝轴线桩号0+040，0+090，0+140处迎水坡、坝顶、背水坡计3排，共9个测点。起测基点和校核基点均布置在坝右端，在坝顶测点延长线上150m处，布置起测基点和校核基点

14、各1处，共计2处。工作测点和校核基点均采用墩式混凝土构造，上部构造为顶宽0.2m，底宽0.4m，高0.7m的方形立柱，下部构造为边长0.6m、高0.3m的方形墩台。立柱顶端设强迫对中底盘，提高观测精度。5.4.2上、下游水位观测在大坝的上、下游埋设水位标尺，进行水库上、下游水位观测。5.5防汛抢险道路原有防汛抢险道路为土路，坑洼不平，断面不能知足要求，局部路段由于通行不便，需要改线，改线段长150m，占地0.096hm2。建议防汛道路按四级公路标准设计，路基宽5.0m，路面宽4.0m，为泥结石路面，在对原道路修整后，铺筑20cm泥结石路面，总长800m。6结语红沙河水库保护范围包括夏县县城及周边5个村庄、3.8万口人、666.7hm2农田及25个企业、通讯电力设施等，区域内人口稠密、农业发达、工业兴隆，是夏县社会经济发展比拟活跃的地区。水库除险加固完成后，不但能够充分发挥水库的综合效益，而且进一步加强了该区域抵御自然灾祸的能力，为夏县的经济发展提供重要的安全保障。