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中小型水庫除險加固工程設計

文檔作者：郭梅文檔來源：貴州省納雍縣供水公司		更新日期： 2026年05月21日	點擊數：
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上一篇：水利水電工程河道堤防施工質量控制研究

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20
低碳技術 LoW CARB0N WoRLD 2oI7，5
中小型水庫除險加固工程設計
郭梅(貴州I省納雍縣供水公司)
【摘要】中小型水庫作為我國水利工程的重要組成部分，在經過了長時間的運行之后不可避免的出現了多種病害，對其進行除險加固設計已
經變得迫在眉睫。本文主要結合工程實例，闡述了中小型水庫除險加固工程設計要點。
【關鍵詞】中小型i水庫；除險加固；大壩；溢洪道；輸水建筑物
【中圖分類號】TV697．3 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095—2066(2017)13—0020—02
l工程概況
某水庫是一座以灌溉為主兼養殖等綜合利用的小(2)型水
庫。水庫總庫容20萬rft ，設計洪水位為101．27m，校核洪水位
為101．50m，正常蓄水位100．45m。水庫屬V等工程，主要永久
性水工建筑物級別為5級。水庫樞紐建筑物主要由大壩，溢洪
道、放水涵管組成。大壩壩型為均質土壩，總長95．5m，壩頂寬
3m．最大壩高6．2m，壩頂高程102．37m。原溢洪道位于大壩右
端，溢流堰為開敞式寬頂堰，原堰頂高程為101．45m，寬32m，
溢洪道由進13'段、泄槽段組成，進口底板及兩側邊墻均為漿砌
石結構。新建輸水設施由進口段、放水塔、輸水直管及出口段
組成．出水口與原灌溉渠道銜接，進水13'高程為98．68m，出水
口高程98．43m．中心線總長9．67m。
2 大壩除險加固設計
2．1存在的問題
大壩頂未設防浪墻，頂寬度2．2m，表面凹凸不平，局部凹
陷：大壩壩肩區未發現繞滲、溶蝕、位移、滑坡等現象．壩體與
岸坡交接處未發現位移、脫離及滲漏等現象。
2．2安全評價結論
大壩沉陷穩定，無大的異常變形和裂縫，但存在著大壩填
土密實度不均勻現象。內、外有局部小沉陷發生。無反濾體設
施，內坡干砌塊石護坡松動、脫落嚴重。內外坡均無排水溝 以
上問題對壩體的穩定造成嚴重威脅
綜上所述。水庫大壩已不能按設計要求安全運行，需除險
加固。
2_3 除險加固處理
2．3．1 壩面修整
(1)壩頂：重新鋪筑泥結石路面，路面由中心向兩側放坡
1．5％ 路面高程為102．37m，兩側設置漿砌石路緣石．路沿石
寬0．35m
(2)內坡：清除內坡面的砌石、雜草、垃圾、腐植土，整平坡
面．新做100ram 厚C15混凝土護坡至壩頂 混凝土面板下墊
100mm后碎石墊層，沿坡腳設一道C15混凝土趾板趾板
(3)外坡：清除外坡面的雜草、垃圾、腐植土，培厚壩體，整
平坡面，并采用草皮護坡，坡腳采用干砌石貼坡排水。
2．3．2 壩體防滲處理
針對大壩滲漏問題的處理方法：對壩體進行充填灌漿，壩
基進行帷幕灌漿的處理方案。
2．4設計計算
2．4．1 壩頂高程的確定
根據《水利水電_T-程等級劃分及洪水標準》(SL252—
2000)，水庫屬V等小(2)型工程規模，大壩建筑物級別為5
級．壩頇安全加高設計工況為0．5m．校核工況為0．3m 壩頂在
水庫靜水位以上的超高按下面公式確定。
Y=R A
式中：Y一壩頇超高(in)；R一最大波浪在壩坡上的爬高(m)；
A一安全加高(m)。
該水庫犬壩為5級壩，采用累積頻率為5％的爬高值R％，
則R5％=KR ，K值由設計波浪爬高累積頻率P=5％ 和hdH 的
值確定 對設計洪水和校核洪水條件下大壩壩頂高程分別進
行復核，復核結果見表1。
表1 大壩壩頂高程復核成果表
壩前靜水位 波浪爬計算工況 高 安全超 高 計 算超 高 計算值 現狀值
(m) (m) (m) (m) (m) (m)
設計洪水 101．27 0．49 0 5 0．99 102-26
校 核 洪 水 1O2l37
101．45 0_25 O-3 0．55 1020o
根據規范規定，壩頂高程須不小于上述情況中的最大值．
即為l02．26m?，F狀大壩壩頂高程為102．37m．大壩壩頂高程
滿足設計要求，加固后大壩頂高程取為102．37m。
2．5 壩坡抗滑穩定計算
選取取滲流計算所用橫斷面為典型計算斷面 采用瑞典
圓弧法計算，計算軟件在輸入基本的地形坐標、地層坐標、地
質及相關參數后，能直接采用滲流計算結果進行壩坡穩定計
算，并能自動搜索或在給定區域搜索最不利滑動面及最小安
全系數，最終自動形成計算書和計算結果圖形
計算結果表明，壩坡抗滑穩定最小安全系數。采用不計及
條塊間作用力的瑞典圓弧法進行計算，結果是：正常運行工況
下，下游壩坡的抗滑穩定最小安全系數大于1．15 滿足現行規
范要求：非常運行條件下，上游壩坡的抗滑穩定最小安全系數
大于1．05．滿足現行規范要求。
3溢洪道除險加固設計
3．1存在的問題
溢洪道底板及兩側漿砌石襯砌，砌石多處松動．右側護堤
偏低．由于運行年限已久．左右側護堤的漿砌石擋土墻及底板
漿砌石已破爛不堪，迎啦面所有的披蕩大部分已脫落．危及大
壩安全。
3-2安全評價結論
溢洪道底板及兩側漿砌石襯砌多處松動．右側護堤偏低．
左右側護堤的漿砌石擋土墻及底板漿砌石已破爛不堪． 迎水
面所有的披蕩大部分已脫落．危及大壩安全
綜上所述．水庫溢洪道不能按設計要求安全運行．需除險
加固。
3-3 除險加固處理措施
結合現場實際地形情況．本次對溢洪道的除險加固設計
基本上保留原溢洪道外觀形式不變 本次大壩除險加固初步
LoW CARB0N WoRLD 2ol7巧 低碳技術
設計的主要項目如下：① 溢洪道進口段底板采用300mm厚的
C20鋼筋混凝土進行護砌．堰頂高程為100．45m：下泄段坡比
為l：4．保留底板及下泄波段原底板漿砌石．現澆30cm厚C20
鋼筋混凝土進行襯砌；② 拆除溢洪道兩側的邊墻，兩側做新的
邊墻：采用M7．5漿砌石重力擋墻，擋墻內設置PVC排水管，
間距1．5m；③ 在溢洪道下游設置新的消力池，池長10m，寬
22．75m．池深1．2m，底板先鋪40em 的漿砌石，再現澆15emC20
素混凝土，消力池高程為96．05m。
3．4 設計計算
3．4．1 溢洪道泄流能力計算
水庫溢洪道位于大壩右岸庫岸，為寬頂堰式溢洪道。本次
設計根據水庫溢洪道設計情況對其泄流能力重新計算． 即堰
頂高程100．45m，堰頂寬度32m，根據《溢洪道設計規范》
(SL253—200O)．其泄流計算公式為：
一
Q=mbx／2g Ho
式中：Q一泄流量(ma／s)；m一流量系數Ib一溢流凈寬；H 堰
上水頭(m)；據此計算得水庫水位～泄水建筑物泄水能力關系
成果。
3．4．2 邊墻高度計算
根據《溢洪道設計規范》規定：控制段墻項高程應在宣泄
校核洪水時不低于校核洪水位加安全超高。因此，頂部高程應
不低于101．50m(校核洪水位)+O．3m=101．80m，新建溢洪道控
制段墻頂高程為102．00m．滿足規范要求。泄槽邊墻高度復核
應根據1O年一遏的下泄流量時計入波動及摻氣后的水面線。
再加上O．5～1．5m的超高．泄槽坡度為陡坡，在泄槽頂部出現
的水深為臨界水深。為整個泄槽段的最大水深，因該工程的單
寬下泄流量為1．06m3／s．計算躍后水深為1．6m，現取泄槽邊墻
高2．O5～2．6m，滿足規范要求。
3．4．3 結構安全計算
取溢洪道漿砌石邊墻最大斷面高2．6m，墻頂寬0．5m，背
坡1：0．7．漿砌石重力式擋土墻背后為棄碴回填至原地面。
抗滑穩定計算公式：K：
己上，
式中：K一按抗剪強度計算的抗滑穩定安全系數；f_壩體與
壩基接觸面的抗剪摩擦系數； W一計算壩段上全部荷載在壩
基截面上法向力的總和。kN；ΣP一計算壩段上全部荷載在壩基
截面上水平力的總和，kN。
抗傾覆穩定計算公式：Ko=
式中： 一抗傾穩定安全系數；ΣMy-作用于墻體的荷載對
墻前趾產生的穩定力矩，kN·m；ΣM曠_作用于墻體的荷載對墻
前趾產生的傾覆力矩。kN·m；
邊墻穩定計算斷面結構簡圖見圖l，計算結果見表2。
圖1邊墻穩定計算斷面結構簡圖
表2 溢洪道邊墻結構穩定計算成果表
抗滑穩定安 抗傾穩定安 基底壓力應力(kPa)
序號 計算項目名稱 全系數K
c 全系數I(0 叮
Ⅲ n 盯～
1 溢洪道控l工況一 1．18 2．14 109．54 83．65
2 制段邊墻l工況二 1．24 3．O0 98．77 1l6．24
從表2中可以看到，溢洪道邊墻滿足抗滑、抗傾以及基底
應力均滿足規范要求
溢洪道經本次除險加固設計后解決了原溢洪道存在的各
種安全隱患。使溢洪道設計符合現行規范要求，達到防御校核
洪水標準．確保了水庫的泄洪安全性。
4 輸水建筑物除險加固設計
4．1存在問題
放水涵管斜管漿砌石風化嚴重，砌石多處松動．砂漿老化
脫落。漏水嚴重。壩內直管砂漿老化，以致輸水涵管周圍漏水
嚴重，外壁與壩體填土間存在滲流通道。直管出口周圍存在漏
水現象：出口無消能設施，直管基礎淘蝕嚴重．對壩體的穩定
造成嚴重威脅。
綜上所述，水庫榆水涵管不能按設計要求安全運行，需改建。
4．2 除險加固處理措施
因大壩原輸水管僅是進出口及老的漿砌石涵與新鋼管間
灌漿為密實造成滲漏。故本階段考慮對原涵管套入PVC管進
行改造，并在進口新建放水塔進行啟閉。輸水設施為輸水暗涵
為箱型C20鋼筋混凝土結構，壁厚為0．25m，寬0．8m，高1．6m，
輸水暗涵出口與原輸水渠道銜接，出口高程為98．43m。
5結語
綜上所述．在中小型水庫出現加固設計中。必須結合水庫
自身特點，重視設計質量，提出合理的出現加固方案，確保水
庫的安全、經濟、穩定運行。上述水庫在經過除險加固設計之
后，經過復核，取得了良好的除險加固效果。
參考文獻
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[2】孛永平．小水庫除險加固設計方案的選取[J1．中國農村水利水電，
2012(4)：145-146．
收稿日期：2017—4—23
作者簡介：郭梅(1968一)，女，貴州納雍穿青人，工程師，主要
從事水利工程工作。
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