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1、!“第 # 期$总第 %# ”型河谷，两岸发育呈四级阶地。左坝肩下部为基岩陡坡， 上部为土质岸坡。右岸大部为基岩， 其上有黄土覆盖。 坝址上下游均有冲沟切割。坝区基岩岩性主要为二叠系和三叠系砂岩、砂质岩页、 泥岩、 泥质岩页的相间结构。在砂岩岩层存在节理裂隙， 形成透水层和含水层， 泥质页岩中节理裂隙不发育， 形成相对隔水层。 坝区地下水主要为裂隙潜水和层间裂隙水。 两岸地下水位高于河床， 为地下水补给河水， 一般水量较小。本地区地震烈度为 2度。原设计水库总库容 “3“ 万 83，属小 $一 型水库。 设计防洪标准按 “( 年一遇洪水设计， %( 年一遇校核。水库建筑物有拦河大坝、 溢洪道和
2、放水洞。拦河大坝为匀质土坝， 设计坝高 #(8， 坝顶高程%(#:8， 坝顶宽 #8， 坝顶长 %“(8。 上游坝坡坡比为 %?3+ “、%? 3+ (、%? !+ :；下游坝坡坡比为 %? !+ : 和 %?!+ %。 坝基下游侧设有褥垫式排水与排水棱体相接。 排水棱体后有浆砌石防洪导流墙及墙下的排水暗涵， 排除棱体渗水。溢洪道位于大坝右坝肩处，其进口底部高程%(#(8， 进口宽 #(8， 受地形条件限制， 出口宽仅 %“8 左右。 末端设挑流鼻坎， 溢洪道总长 %3!8， 溢洪道出口对岸为山洪冲沟。设计泄水能力 ， 采用钢筋混凝土衬砌， 衬砌厚度 “41。8* !下游坝坡培厚 大坝下游坡培
3、厚是解决下游坝坡失稳问题。设计从 %81 高程开始至坝脚， 平均培筑厚度 !* 01。使原坝坡由 %? !* % 变为 %? !* 3。 采用碾压石碴填筑。由于坝坡变缓， 坝坡坡脚下移约 %1， 需拆除原有防洪导流墙， 并在下游 %1 处重新建造防洪墙。 同时坝坡下移， 缩窄了原河道过水断面， 影响泄洪， 又需开挖山嘴， 以扩大河床断面， 满足泄洪要求。8* 8溢洪道出口改造 溢洪道出口改造的内容是修复陡坡段；改造挑流鼻坎， 将鼻坎宽度由 %31 增长至 !1， 以改善泄水条件， 增大泄水流量。8* #延长放水洞和开挖溢洪道出口对岸的山嘴。 由于大坝下游坝坡培厚， 坝脚下移， 拟将放水洞相应向
4、下游延伸 %1，重新修建出口段的挑流鼻坎和出口控制闸门。 对溢洪道出口的山嘴进行开挖， 以扩大被缩窄的河床断面，防止产生折冲水流冲刷坝脚。山嘴开挖方量为 %，而 3 年一遇的校核洪峰流量为%187 ，基本满足泄洪要求。故将泄洪洞洞径#* 31 缩小为 8* 31，减少了隧洞开挖与衬砌工程 量。目前库内已产生了大量泥沙淤积，实测坝前淤积面高程为 %!31， 淤积深度达 %31 以上。 原初步设计确定隧洞进口高程 %31，即在淤泥以下 %1 深处。 这使隧洞进口开挖施工难度极大， 需进行水下控制爆破才能完成， 成本高、 工期长。更重要的是隧洞进口段极易淤积。 一旦淤积泥砂固结在闸前洞内， 开启闸门
5、则非常困难， 将给运行管理带来极大麻烦， 若在汛期到来时不能及时开启隧洞进口闸门，还可能造成工程重大事故。为此，将隧洞进口底部高程由 %31 提高到%!#1， 略低于淤积面。一方面解决了隧洞进口开挖 的施工难题，另一方面也给运行管理提供了方便条件。隧洞的衬砌根据围岩的地质条件来确定衬砌厚度。隧洞进出口段的岩层为!类围岩，地质条件较差， 隧洞衬砌厚度仍按 “41； 而洞身段为“类围岩，地质条件较好， 将衬砌厚度改为 #41。!“第 # 期$总第 %#44;4 )37302180512 32.412 154/24#?750;56 74 -85 9.:;: *5/;?;4. A5:;B4 *54B8
6、5?;4B =*C5D- E8.44.4 F5:50*;G :*?5 A5:;B45A ;-5?:8.05 9554 ;?=*05AG 54.9/;4B -85 45H A5:;B4 -* 95 ?*5 :2;-.9/5 -85 .D-2./ :;-2.-;*4+ I4 -8;: =.=5G -85 A5:;B4. ;?=*0;4B ;: ;4:-*A2D5A+ E8.44.4 F5:50*;G -*-./ D.=.D;-G JKJ(?KG /;5: *4 . -;92-. *;05G.9*2- !-G :8.4N;G -85 ?.;4 =2=*:5 *;./ .4A A*?5:-;D H.-
7、5 O :2=/ -* P.4BM2.4D;-G -85 5.-8 A.? ;: #(? 8;B8G -85 5:50*; H.: D*?=/5-5A 5:54-;./ ;4 %Q“#+3A B10C76 :-5B-854;4B *0*;$! 增加大坝上游防渗， 减薄下游坝坡的培筑厚度。分析大坝下游坝坡不稳的原因是排水体失效，浸润线升高， 坝体质量差造成的。解决的办法很多，可以采用充填灌浆， 提高大坝填土的密实度。 对大坝进行劈裂灌浆和围幕灌浆， 减少坝身渗漏； 也可在上游铺设防渗土工布， 或培厚下游坝坡等措施。 经过各种方案比较， 选用了在上游坝坡铺设防渗土工布， 将下游坝坡培筑平均厚度由
8、!+ S? 减薄到 %+ J? 的综合方案。该方案的优点是： 一、 加强了上游坝坡防渗后，降低了浸润线，下游坝坡稳定安全系数由 (+ S&提高到 %+ %S， 基本满足了安全要求。二、 减薄下游坝坡培填厚度， 大坝坡脚可以作在防洪导流墙以内， 则放水洞不需向下游延伸，放水洞出口也不需改建。三、 原有防洪导流墙结构牢固， 可以利用， 不需拆除重建。 四、 坝脚不外延， 大坝下游河床断面不缩窄， 溢洪道出口对岸的山嘴不需开挖，从而简化了下游的施工项目和工程量， 有利于加快施工进度， 节省工程投资。$K改溢洪道出口对岸的山嘴开挖为河槽开挖。溢洪道出口对岸的山体阻碍泄洪，产生折冲水流冲刷坝脚，主要是在
9、排泄中小流量的情况下才发生。 设计将山嘴开挖改为河槽开挖， 挖除阻碍水流的凸出岩体， 并在坝脚受水流顶冲的部位修挑流小坝，以较小的工程措施解决了折冲水流冲刷坝脚的问题。开挖山嘴的工程量达 %“(?K，而开挖河槽仅K!(?K， 节省了工程开挖量。 开挖山嘴的大量弃碴无 合适的弃碴场地， 只能堆放在河道两岸， 对下游的河道防洪、 水土保持及环境保护均十分不利， 改山嘴开挖为河槽开挖后， 因弃碴较少， 可减轻施工开挖对环境产生的负面影响。J优化设计的经济效益与社会效益 与初步设计相比较，优化设计产生的经济效益与社会效益是显著的。泄洪洞洞径由 #+ J? 减为 K+ J?，隧洞石方开挖减少 K&K(?
10、K， 混凝土衬砌减少 &KS?K， 钢筋制安减少%!(-， 共可节省投资 SS 万元； 大坝培筑厚度减薄， 减 少石碴填筑 #KJ(?K， 变山嘴开挖为河槽开挖， 减少石方开挖 %#!(?K， 两项节省投资 K% 万元； 防洪导流墙不拆除重建，放水洞不延长改造，节省投资 !S 万元。 上游坝坡增设防渗土工布， 增加投资 &! 万元， 增减相抵消后， 不计泄洪洞进口段高程提高， 减少施工难度和下游工程简化， 缩短工期所节省的工程投资，尚可节省投资 SJ 万元。通过除险加固， 排除了水库的病险， 水库可以正常蓄水运行，向城市供水量可由原来的 %QJ 万 ?KT .提高到 K&% 万 ?KT .， 年增加供水量 %& 万 ?K。隧洞开挖和河槽开挖的弃碴， 一部分用于培厚，剩余一小部分弃于河岸。 方量不大， 不会造成大量水土流失和影响下游河道防洪， 又因不进行山嘴开挖，原来山坡植被没有破坏， 保护了生态环境。综上所述， 山南水库除险加固工程优化设计， 提高了防洪标准， 解决了水库存在的问题， 确保了工程的安全， 发挥了工程的效益。同时施工简便， 有利于运行管理， 减少了工程量， 节省了工程投资， 取得了良好的经济效益和社会效益，是一项切合工程实际的优化设计。作者简介： 吴火亘， 男， %Q“( 年生， !(% 年毕业于河海大学， 助理工程师。U收稿日期： !(! O (S O !(V
