【導讀】樞紐在運行過程中存在較嚴重的安全隱患問題，主要表現(xiàn)為大壩存在壩坡安全系數(shù)。不滿足規(guī)范要求、大壩滲漏，溢洪道排洪渠未襯砌，涵臥管襯砌條石斷裂漏水等主要病害。行，萬家溝病險水庫的加固工作是十分必要的。

　　

【正文】 盡快進行全面整治。 工程整治項目 （ 1）大壩 對上游壩坡死水位以下拋石壓腳， 高程以上應放緩壩坡，并作防浪面板及反濾層，使上游壩坡抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求，下游壩坡護坡。按現(xiàn)行規(guī)范要求加寬壩頂，并進行硬化。大壩壩基、壩身、壩肩采取防滲措施進行整治，徹底解決滲漏問題。對白蟻危害采用藥物治理。 （ 2）溢洪道 溢洪道已襯砌風化嚴重段垮塌段需整治加固，消力池后應接入河道。 （ 3）放 水設施 對放水設施進行整治，解決涵臥管滲漏和運行安全問題，保證取水的正常運行。 （ 4）完善觀測設施。 29 5 樞紐工程整治設計 工程等級及洪水標準 萬家溝水庫是一座以灌溉、防洪為主，兼養(yǎng)殖、供水等綜合利用的?。ㄒ唬┬退こ?，壩址以上集雨面積 平方公里，大壩為粘土均質壩，整治后壩頂高程 米，最大壩高 米，壩頂長 米，壩頂寬 米。 正常蓄水位 米，相應庫容 115 萬立方米。 設計洪水位 米，相應庫容 萬 立方米。 校核洪水位 米，相應庫容 萬立方米。 死水位 米， 相應庫容 萬立方米。 根據(jù)水利部《水利水電工程等級劃分及洪水標準》 SL252— 2021，確定本工程為四等工程，主要建筑物級別為 4 級，次要建筑物為 5級，臨時建筑物為 5 級。 本次洪水復核結果， P=%洪水設計、 P=%洪水校核，洪峰流量分別為%=、 %=，相應下泄流量分別為 。 根據(jù)調洪計算結果， 30 年一遇設計和 300 年一遇校核的洪水位分別為 米和 米。 本工程地質構造簡單，巖層產狀平緩，無大斷裂構造存在。挽近期構造運動微弱，據(jù)2021 年 6 月中國地震局部發(fā)布的 [四川、甘肅、陜西部分地區(qū)地震動峰值加速度區(qū)劃圖、地震動反應譜特征周期區(qū)劃圖 ]查得閬中市地震動峰值加速度為 ，動反應譜特征周期為 ，對應地震基本烈度為 VI 度 ,故不考慮設防。 壩體整治設計 大壩存在的主要問題 ①大壩壩頂高程不夠，外 坡沉陷變形大，實測壩頂高程為 米，經 30 年一遇設計和 300 年一遇校核洪水復 核，壩頂應加高 米，加高后壩頂高程應達到 米。壩頂寬度僅 , 不滿足規(guī)范要求 。 ②大壩為均質土壩，上游邊坡坡度從上至下分別為 1： 、 1： 、 1： ，下游邊坡坡度從上至下分別為 1:、 1:，經穩(wěn)定計算上游壩坡不滿足抗滑穩(wěn)定安全要求，需放緩上游壩坡處理。 ③大壩壩身壩基、壩肩滲漏嚴重。 大壩運行中 ,外壩坡一直存在散浸。主要分布在高程 410 米至 420 米之間，散浸面積約 260 平方米 , 當水位達到正常水位以上時 ,局部漏水呈點滴狀。 30 2021 年“ ”洪災期間，水庫 水位猛漲，水位達到 米，溢洪水深 米，大壩外坡 ～ 米段出現(xiàn)嚴重散浸，長從左壩肩的 20 米至壩長的 96 米處，面積達 756 平方米，肉眼觀察可見線狀流水，滲漏水沿坡面流入反濾層，水流集中后從反濾層壩腳流出，經引流集中測定，達 ，對大壩安全形成一定威脅。 壩基（肩）巖石雖為強風化砂巖，裂隙較發(fā)育，巖性較軟，但強度能滿足大壩的承載要求。主要工程地質問題是壩基（肩）巖石滲漏。 據(jù)運行觀察，右岸坡山體見有 3 股滲漏水，沿山體與壩體交接處或巖石裂隙中滲出，當上游水位在 415418m 高程之間，經測定，漏水量可達 。 左壩端有 2處集中出水點，主要沿山體與壩體交接處漏出 ,出漏高程在 413415m之間 ,經引流集中后測定可達 。溢洪道底板和左側邊墻也見有少數(shù)出水點呈水滴和細小水流逸出。 ④大壩左端臥管與涵管交接處條石斷裂，涵洞內有部分條石變形開裂，左壩端滲漏水常沿裂縫進入放水涵洞內，經觀測，上游水位在 415 米高程時，涵洞口漏水可達 ，同時涵洞放水時，庫水沿涵洞裂縫滲入壩體，可能對大壩形成沖刷，對大壩安全不利。 ⑤ 大壩外坡未作護砌。 壩坡成型較差，零亂不 勘雜草叢生，影響大壩美觀。大壩存在壩坡水土流失，使壩體逐年減小 ,從而威脅大壩安全。 ⑥白螞蟻危害嚴重。 2021 年發(fā)現(xiàn)壩體兩端白蟻危害嚴重，大面積壩面土體變質。 2021年重慶白蟻研究所專家現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)壩內坡壩長 8 米寬 5 米范圍內發(fā)現(xiàn)泥被 ,泥線及白蟻活動；壩外坡左中右長 60 米寬 5米發(fā)現(xiàn)白蟻取食跡象，左端 50米內無白蟻危害跡象，右端 50 米內有白蟻活動跡象，周山 100米范圍內有白蟻群體分布，此壩屬建巢危害土壩，壩上建有兩個龐大蟻巢，嚴重的是右端壩內建一巢穴低于壩頂 米，巢位于壩頂與山頭交接處，主蟻路穿透壩體，實 屬白蟻嚴重危害類土壩，未作過整治。 整治設計 ⑴方案比較 根據(jù)穩(wěn)定計算，原壩體上游壩坡穩(wěn)定系數(shù)不滿足規(guī)范要求，主要原因是上游壩坡較陡。 針對大壩存在的主要問題，作出如下方案比較。 方案一： ①在死水位高程設一級 3m 寬的馬道，馬道以下采取拋塊石壓腳，死水位高程以下壩坡由 1: 調整為 1:，馬道以上至壩頂保持砼預制塊。為減少工程投資，盡量少拆除已安砌的砼預制塊，在 高程以上至壩頂削坡減載達到壩坡穩(wěn)定，壩坡由 1: 調 31 整為 1:，并在 高程以上至壩頂重新采用 8cm 厚 M10 漿砌預制砼塊（ 60 80cm）護面和增設 10cm 厚砂卵石墊層。 ②下游壩坡：下游壩體為了防止壩面沖刷和白蟻侵蝕，設 C15 砼網(wǎng)格梁（網(wǎng)格尺寸 6 6m，梁尺寸 ），空洞部份采用草皮護坡。壩面增設 1 道梯步，下游馬道及左右坡腳及壩腳增設排水溝，將坡面水引至下游河道。 ③壩頂：壩頂寬度調整為 4m，壩頂高程降低 50cm，降低至 。 根據(jù)新設計的內外壩坡進行穩(wěn)定計算，均滿足規(guī)范要求。 方案二： ①上游壩坡同方案一。 ②下游壩坡 : 由于壩軸線下移和壩頂擴寬，下游需加 壩。為了充分利用當?shù)氐慕ㄖ牧?，采用砂巖石渣碾壓加壩。在高程 設一馬道，寬 2米。上下級壩坡為 1:、1:，坡面用預制六角空心塊護坡 , 空心塊的空心部份種草 .左右壩肩增設排水溝，將坡面水引至下游河道。 ③壩頂：壩頂寬度調整為 4m，壩頂高程不變。 以上兩個方案僅下游壩體主要工程量及投資作比較。 32 表 方案工程量及投資比較表 名 稱 單 位 方案一 方案二 數(shù) 量 數(shù) 量 土方開挖 m3 1775 347 壩坡面清理 m3 443 443 碾壓砂巖石渣回填 m3 6265 C15 砼網(wǎng)格梁 m3 145 145 拆除砼塊 m3 141 141 清除風化塊石 m3 322 322 干砌條石排水棱體 m3 375 463 預制砼塊 m3 140 140 M10 砂漿勾縫 m2 2240 2240 C20砼路面 m2 730 730 拋塊石 m3 2146 C10 砼排水溝 m3 257 274 C10砼梯步 m3 18 18 C20 砼防浪墻 m3 81 35 植草護坡 m2 2835 2835 白螞蟻防治 項目 1 1 投資合計 兩方案相比，方案一投資較省且施工較容易，故推薦方案一。 ⑵ 推薦方案的整治設計 ①上游壩坡：在死水位高程設一級 3m 寬的馬道，馬道以下采取拋塊石壓腳，死水位高程以下壩坡由 1: 改為 1:，馬道以上至壩頂保留原砼預制塊。 為減少工程投資，盡量少拆除已安砌的砼預制塊，在 米高程以上至壩頂削坡減載達到壩坡穩(wěn)定，壩坡由 1: 調整為 1:，并在 米高程以上至壩頂重新采用 8cm 厚 M10 漿砌 C10預制砼塊（ 60 80cm）護面和增設 10cm 厚砂卵石 反濾墊層。 ②壩頂：根據(jù)規(guī)范要求，壩頂寬度由原來的 米調整為 米，壩頂長 米，為了減少工程投資盡可能下游不加壩。整治后原壩頂降低 50cm 至 ，并在壩頂上鋪設 20cm 厚砂卵石墊層，再澆筑 20cm 厚 C20 砼路面。為滿足防浪要求在壩頂上游側增設 33 高的 C20 砼防浪墻，墻厚 20厘米，嵌入壩頂路面砼內。 ③下游壩坡：由于大壩降低加上壩體灌漿防滲后原壩坡滿足抗滑穩(wěn)定要求。下游壩體為了防止壩面沖刷和白蟻侵蝕，設 C15 砼網(wǎng)格梁（網(wǎng)格尺寸 6 6m，梁尺寸 ），空洞部份采用草皮護 坡。排水棱體外側較零亂，設計先清理掉破損條石，再用 60cm 厚干砌條石護面，左右壩肩及外壩坡馬道增設 30 30cmC10 砼排水溝，排水棱體坡腳設 寬排水溝，將坡面來水引至下游河道。 ④梯步 為便于管理，在大壩下游壩坡，設置 1個梯步，梯步坡度與相應壩坡坡度一致。梯步凈寬 2m，梯帶寬 ，總寬 ，梯步采用 C10砼。 ⑶整治后滲流及穩(wěn)定計算 Ⅰ整治后滲流計算 ①計算參數(shù)及方法 計算參數(shù) :根據(jù)《土工試驗報告》，按照《碾壓式土石設計規(guī)范》（ SL2742021）規(guī)定要求進行計算。 表 大壩滲透系數(shù)統(tǒng)計表 單位： cm/s 項目 壩體粘土 平均值 104 根據(jù)萬家溝水庫的特征值和運行情況，當庫水位從正常蓄水位 下降至水位，需 86 天，其庫水位的平均降落速度 V=，以及試驗報告提供的滲透系數(shù)值，按《水力計算手冊》推薦的判別式 k/(μ V)計算（式中μ為土的排水系數(shù)）。 經計算 k/(μ V)=，大于庫水位緩降判別值 ，因此庫水位在降落時為緩降。故本次計算工況如下： 工況 I： 上游正常蓄 水位與下游相應的水位； 工況Ⅱ：上游設計洪水位與下游相應的水位； 工況Ⅲ：上游校核洪水位與下游相應的最高水位； 工況Ⅳ：死水位與下游無水（三分之一壩高低于死水位） 工況Ⅴ：上游正常蓄水位降至死水位； 工況Ⅵ：上游校核洪水位降至上游正常蓄水位再降至死水位。 校核洪水水頭∶ 34 設計洪水水頭∶ 正常蓄水位水水頭∶ 死水位水頭： 壩下游校核洪水水頭∶ 壩下游設計洪水水頭∶ 壩下游正常水水頭∶ 0m 計算方法：大壩滲流計算采用河海大學研究所編制的水工結構有限元 分析軟件中《大壩滲流計算》軟件，按有限元法進行計算。程序自動計算壩體單寬流量，繪制流網(wǎng)和浸潤線。 ②滲流計算結果 滲流量與整治前接近： 正常蓄水位情況下，單寬滲流量 q= 105m3/s/m 設計洪水位情況下，單寬滲流量 q= 105m3/s/m 校核洪水位情況下，單寬滲流量 q= 105m3/s/m 死水位情況下，單寬滲流量 q= 106m3/s/m 正常蓄水位降至死水位，單寬滲流量 q= 107m3/s/m 校核洪水位降至正常蓄水位再降至死水位， q= 107m3/s/m Ⅱ 大壩穩(wěn)定計算 a、大壩最大斷面圖； b、地勘及物理力學試驗報告； c、滲流計算成果； d、壩體土力學指標。 ①安全系數(shù) 大壩為四級建筑物，根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》 SL274— 2021；規(guī)范要求，壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)：正常運行情況 K=，非常運行情況 I K=，非常運行情況IIK=。 ②物理力學指標 根據(jù)地質建議，各種壩料物理力學指標采用如下： 35 表 壩體土有關物理力學性質指標建議值表 ③計算工況 （ a）上游壩坡 工況Ⅰ：上游正常蓄水位時形成的穩(wěn)定滲流期 工況Ⅱ：上游死水位時形成的穩(wěn)定滲流期 工況Ⅲ：上游正常續(xù)水位降至死水位 工況Ⅳ：上游校核洪水驟降到正常水位再降至死水位 （ b）下游壩坡 工況Ⅰ：上游正常蓄水位，下游無水 工況Ⅱ：上游設計洪水，下游設計洪水 工況Ⅲ：上游校核洪水位，下游校核洪水位 （ 5）計算方法 采用簡化畢肖普法計算。計算機用網(wǎng)絡自動尋求最危險滑弧，給出其最小安全系數(shù)，并繪制該滑弧線。 ④穩(wěn)定計算結果 上游壩坡穩(wěn)定分析計 算成果 工況Ⅰ：壩坡最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) K=＞ [K]= 工況Ⅱ：壩坡最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) K=＞ [K]= 工況Ⅲ：壩坡最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) K=＞ [K]= 工況Ⅳ：壩坡最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) K=＞ [K]= 下游壩坡穩(wěn)定分析成果 項 目 單 位 壩體土 泥巖 石 渣 砂巖 石渣 塊石 棱體 拋石 天然密度ρ g/cm3 飽和密度ρ f g/cm3 浮密度ρ’ g/cm3 非飽 固快 φ 度 25 32 C kPa 25 13 0 0 0 飽固快 φ 度 30 C kPa 21 10 0 0 0 滲透系數(shù) K cm/s 104 臨界水力比降 Jcr 36 工況Ⅰ：壩坡最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) K=＞ [K]= 工況Ⅱ：壩坡最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) K=＞ [K]= 工況Ⅲ：壩坡最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) K=＞ [K]= 計算結果表明，整治后上下游壩坡在各種工況下穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。 溢洪道整治設計 （一）設計標準 根據(jù)《防洪標準》（ GB5020194）和《水利水電