郑永波1 闫连伟2
1.陕西省岐山县北三抽水管理站,陕西 宝鸡 722400
2.陕西省岐山县节水中心,陕西 宝鸡 722400
摘要:本文论述了千集村水库大坝工程质量、防洪安全、渗流安全、结构安全及抗震安全的评价方法水库大坝综合评价的方法与结论，提出了均质土坝下游坝坡稳定安全系数不足、坝下涵管渗漏、溢洪道两侧山体边坡不稳定等病害的加固方法和技术。对于今后开展病险时刻除险加固工作具有借鉴意义。
关键词：大坝;除险加固;安全评价
1 基本情况
岐山县千集村水库始建于1966年10月，是一座以灌溉为主，兼有防洪、水养殖的小（一)型水利工程。水库坝址以上流域面积40.5km2，总设计库容129.8万m3，有效库容92.5万m3。水库按30年一遇设计，300年一遇校核，正常蓄水位627m，设计洪水位630.05m，校核洪水位631.84m，地震基本烈度为7度，设计烈度也为7度。
工程由均质土坝、溢洪道和卧管涵洞组成。大坝为均质土坝，坝顶高程631.0m，最大坝高27.60m，坝顶全长75.32m，坝顶宽9m，坝底最大宽度150.5m，坝址处设有堆石反滤体，基础防渗采用粘土截水槽，深4m，伸至粘土不透水层，上游坝坡实际坡比1:1.8，原设计坡比1:2.5，下游坝坡1:25～1:3.0为草皮护坡，在621.48处设置戗台一道，戗台宽2m。
2 存在主要问题
由于千集村水库存在坝顶高度不满足要求，溢洪道明渠因左侧高边坡滑塌多处淤堵；泄洪洞进口淤堵严重，洞内淤积较多；挑流设施冲垮而临空，挑流直冲黄土塬体，溢洪道防洪标准低，不能安全泄洪;大坝下游坝坡稳定计算安全系数小于规范规定值，渗流计算单宽流量偏大；大坝迎水坡未砌护，背水坡无坡面排水沟，排水棱体掩埋淤塞，排水不畅等诸多问题，经过安全鉴定为 “三类坝”。之后进行了除险加固设计，目前加固工程已实施结束，加固工程完工后，大坝安全达到正常运行要求。
3 大坝安全评价
根据《水库大坝安全评价导则》（SL258—2017)，结合本工程特点，千集村水库大坝安全评价主要从工程质量、防洪标准、结构安全、渗流安全、抗震安全、运行管理等方面进行。
3.1 工程质量评价：水库大坝工程质量评价的方法主要有现场巡视检查、历史资料分析、勘探及试验检查等。由于千集村水库大坝没有地质资料，本次水库大坝安全评价专门进行地质勘察和土工试验。根据现场巡视检查、过去施工及管理资料，以及本次地质勘察和土工试验，对千集村水库大坝工程质量得出如下结论：从坝体和坝基原位取样过程及室内试验结果来看，渗透系数不满足规范要求，坝体各层碾压密度不均匀，密度差异较大，碾压质量不合格，强度较薄弱区域明显，坝体渗透现象明显。放水设施有缺陷，溢洪道不具备泄洪条件。
3.2 大坝运行管理评价：大坝运行管理评价的内容主要包括大坝运行、维修和监测；为安全鉴定提供大坝的运行、管理及性状等基础资料，作为大坝安全综合评价及分类的依据之一。千集村水库鉴定前工程已经运行四十多年，日常管理由大营水务站负责，但基层水务站专业技术人员缺乏，管理技术水平不高，管理经费不足，水库管理房严重破损，缺少基础设施和必要监测手段，运行管理状况达不到现行规范的要求，运行管理较差。
3.3 防洪标准复核：根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2017)确定千集村水库大坝防洪标准为30年一遇设计，300年一遇校核。经计算，千集村水库设计洪水位和校核洪水位均超过坝顶高程，表明溢洪道泄流能力严重不足，坝顶高度不满足要求，水库抗洪能力严重不足。
3.4 大坝结构安全评价：按照《碾压式土石坝设施规范》(SL274—2020)和《水工建筑物抗震设计规范》(SL203—2018)对坝体、结构安全进行了复核。结果为上游坝坡在各种工况下安全系数均满足规范要求，而下游坝坡在超高水位（坝顶高程）工况下安全系数不满足规范要求，该坝下游坡不稳足。
3.5 渗流安全评价：千集村水库坝高最大断面正常高水位工况下，正常高水位出逸点在下游排水棱体内，但最高水位工况下出逸点偏高，最大水力坡降为0.63大于规范要求值0.48，说明下游坝坡很有可能发生渗透破坏。而由渗流分析结果可知，渗流量偏大，需要进行防渗处理。而在现场探坑勘测中相应高程发现有渗水现象，与计算相符，因此应采取防渗措施。
3.6 抗震安全复核：根据《中国地震动参数区划图》，坝区地震动峰值加速度G=0.15g；经复核，其安全系数大于规范规定值，表明坝体抗震满足要求。
3.7 综合评价：根据千集村水库工程大坝质量大坝被评为不合格，运行管理为差，防洪能力为C级，结构安全为C级，渗流安全C级，抗震安全为A级的各分项评价结果，大坝综合评价为“三类坝”，应采取除险加固措施。
4 大坝加固设计
针对千集村水库存在问题，本次除险加固项目主要有:大坝加高培厚；溢洪道拓宽改建；放水涵洞清淤及增设工作便道;增添大坝安全监测系统；改造土坝道路；管理站房建改造等。
4.1 大坝加高培厚。千集村水库大坝为均质土坝，现状坝顶高程为631.0m，坝顶宽9m，坝长75.32m。上游坝坡在高程
625.13 m以上坡比为1:1.8，以下为1:3.06；下游坝坡在高程616.28m以上坡比为1:3.39，以下为1:2.9—1:5.92。
迎水坡经实测上端坡度较陡，稳定性复核计算，上游坝坡不稳定。因此需进行削头护脚，将原有坡度1:1.8变为1：2. 5，削坡后的坝坡经稳定复核，满足坝坡抗滑稳定要求。根据坝顶复核计算，大坝需加高1.77m，从背水坡进行培厚加高，培厚宽度平均是5m，加高后坝顶长87m。
对上游坡面从坝顶至淤积高程614.9Om之间进行砌护，先铺设20cm厚的砾石垫层，上面采用宽30cm、厚30cm的现浇C20砼菱形方格网，方格网内镶干砌石。
背水坡621.48m高程坡比1:2.5，651.95m～606.2m高程坡比1:3.0，在621.48m处设置宽2m 戗台一道。
迎水坡设宽1.2m，长48m砼台阶。在622.80m处设置宽为1.5m戗台一道。622.80m高程以上坡比为1：2.5，以下为1:3.0。迎水坡在坝坡和坝坡交线处分设横向排水沟，下游坝坡坡面每隔24m设排水沟一道，共设置4道，坡面纵向排水沟沿651.48m戗台内侧设置一道。迎水坡、背水坡纵横向排水沟尺寸均为D30“U”砼渠道形式。
下游坝址处原排水棱体已丧失反滤功能，对其进行彻底翻修。新翻修排水棱体采用棱体排水，顶宽2.0m，底宽9.07 m，外边坡坡比1:2，内边坡坡比1:1.15，为了更好发挥棱体排水效果，新设计棱体底部标高比原棱体降低1m，采用棱体型式。
4.2 溢洪道拓宽改建。原溢洪道位于水库左岸，走向由西向东，由进口段、溢流堰段、明渠段、渐变段、泄洪洞段、挑流鼻坎段等组成，全长195.94m，最大泄洪能力24.10m3/s。由300年一遇洪水调洪演算结果知，溢洪道最大泄洪量为165.82 m3/s，现状溢洪道断面远不能满足过流要求，因此确定对其溢洪道进行重新设计。新设计溢洪道全长196.36m，由5m长进口段、5m长溢流堰段、81.27m长的明渠段、5 m长渐变段、83.48 m溢洪洞段及16.6lm长挑流鼻坎段等组成。其中进口段仍为喇叭口形式；溢流堰控制段和明渠段均为梯形断面形式，底宽b=2.8m，边坡ｍ=1.5;渐变段进口底宽2.8 m，出口底宽6.0 m，侧墙为梯形变矩形的扭面形式，泄洪洞为底宽6.0m，侧墙高度4.5m， 拱高2.0m的城门洞型溢洪洞；挑流鼻坎为底宽6.0m，进口侧墙高度6.2m，出口侧墙高度3.0m的泄流建筑物。
4.3 放水涵洞清淤及增设工作便道。放水设施位于大坝左岸，取水为单排卧管，卧管长53m，放水涵洞长92.50m，为钢筋混凝土圆形管，内径7０㎝，比降1:100，设计最大放水流量1.0 m3/s。本次设计对取水卧管进口进行整修，在溢洪道进口北边新修连接卧管的工作便道踏步，踏步宽0.7m，高根据实际施工时的坡比而定。
4.4 增添大坝安全监测系统。①沉陷位移监测。共布设4排观测桩，大坝上游沿631.00m各布设一排，下游沿631.00、621.00，610.39m处各布设一排。工作校核点设在两岸坡上，观测断面间距30m，总布设4个断面。②坝基、坝体渗流压力监测。大坝渗流观测孔设在最中间断面0+073.6m和距右坝肩0+131.5m处两个断面。0+017m作为观测大坝坝体、坝基渗流观测断面，该断面共设4个观测孔，分别位于坝的坝顶两侧、戗台、背水坡下游及坝脚反滤坝附近处。各观测孔安装2台电测水位计。
4.5 改造上坝道路。上坝路为土质路面，逢遇雨雪天气，路面泥泞，车辆难以通行，汛期防汛抢险无法开展。本次设计将400m长的上坝路土质路面改造为泥结石路面，宽度3.5m，横向坡比1.5％，道路内侧设置D30“U”砼排水渠。
4.6 管理站房建改造设计。千集村水库管理站位于库区西南角右岸崖上，站内建有土木结构管理房7间，经过几十年风雨，屋顶变形，渗漏严重，房子基础沉陷，墙体裂缝较多，己属危房。本次设计将原管理房拆除，在原址上新建1座砖混结构6间90.89㎡管理房，平面尺寸为3.3m×4间×5.0m＋3.6 m×2间×5.0m，坡屋顶两侧檐沟有组织排水，外墙水泥粉刷，檐口贴瓷片。围墙改建为长87.32m、高2.5 m的砖墙，院内设雨情观测场，配防汛电台。
5 结语
千集村水库承担着农业灌溉和重要防洪任务，它的运行安全直接关系到库区农业发展、粮食增产、农民增收和人民群众生命财产安全。该水库经过除险加固后，运行正常，管理规范，充分发挥了灌溉、防洪、养殖等作用，取得了良好社会效益、生态效益和经济效益，特别是水库大坝安全评价与除险加固的方法和技术，也为其他病险水库除险加固工程提供了借鉴。
参考文献
[1]王志刚 杨爱国 陕西陇县段家峡水库溢流堰维护措施分析 陕西水利 2018年第六期